模拟有机-矿质复合体对TCE的吸附实验研究

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有机污染物在地质环境体中的吸附行为,是直接影响到有机污染物在环境中迁移、转化及归宿的重要因素。吸附作用不仅是导致污染物随水溶液迁移产生迁移滞后、造成地下水不同程度污染的主要原因,而且也影响有机污染物在地下环境中不同形态含量和分布,从而也将对挥发作用、溶解淋滤作用、生物非生物降解作用、植物利用等其它作用造成不同程度的影响。本研究以蒙脱土模拟矿物基质、以腐殖酸模拟土壤有机质,通过制备不同离子桥键和不同有机质/粘土矿物含量比值的有机-矿质复合体样品,对典型氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)进行吸附批实验,研究不同类型有机-矿质复合体复合方式及程度对有机质吸附行为特征的影响,主要得出以下结论:(1)、在本实验制备TCE浓度条件下,源蒙脱土和源腐殖酸对TCE的吸附都可以较好的被线性等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程所拟合。矿物对TCE的吸附主要依靠表面吸附以及内部微孔结构的吸附;而有机质对TCE的吸附主要是一个线性分配过程,吸附速率也很快。(2)、通过实验:离子桥键的加入,使源蒙脱土的吸附能力得到了提高,Ca-MMT、Fe-MMT和Al-MMT土样的吸附剂-水分配系数Kd从源蒙脱土的0.1204分别增大到0.2607、0.2546和0.2819;而这三者之间的差异主要来源于三种离子的大小差异,其中,Ca-MMT与Fe-MMT对TCE的吸附能力更相近。(3)、对于不同离子桥键的复合体,由于腐殖酸与矿物的结合方式的不同以及离子桥键的不同导致吸附剂比表面积及疏水性区域的变化,从而影响到吸附剂对TCE的吸附。四种复合体吸附能力大小依次为:Ca-M-HA复合体>H2O-M-HA复合体>Al-M-HA复合体>Fe-M-HA复合体。(4)、对比同种离子桥键的系列土样,三种离子桥键的复合体在经过逐步制备之后,对TCE的吸附表现出了不同的吸附特征。以Kd值判断Ca2+系列土样的吸附能力为:Ca-M-HA复合体(0.4180)>M+HA混合体(0.2629)>Ca-MMT土样(0.2607)>源MMT(0.1204),而Fe3+和Al3+系列土样则没有明显的规律。(5)、在不同有机质-矿质比的混合体和复合体对TCE吸附实验中,Kd值随腐殖酸含量的增加而变大,Kom值随腐殖酸含量的增加而减小。原因是有机质-矿质复合体中,复合体中有机质并不是均匀覆盖在矿物质表面,而是不规则地分布在矿物表面的吸附点位上,矿物质与有机质形成复合体时,矿物质对有机质存在选择性的吸附;有机质与矿物质的相互作用对腐殖酸的吸附特性产生明显影响,其中存在软碳向硬碳的转变,从而对有机物的吸附产生较大影响。(6)、当土壤/沉积物中有机质与矿物质结合形成有机质-矿质复合体后,有机质会进一步聚合,形成缩聚体,缩聚体中含有大量孔隙结构,随着复合体中有机质含量的增加,缩聚体聚合更加紧密,引起复合体内部孔径变小,从而影响有机污染物在复合体有机质孔隙内的吸附。
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