砖红壤表面对Cr(VI)吸附的反应研究

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  摘要:当今社会,由于经济的高速发展,铬已经成为一种工业生产中代谢出的主要环境污染物质,是环境中的一种重要的金属污染物。土壤中的铬能够被植物根部吸收并转移到籽实中,导致对人体健康产生危害。本论文主要通过吸附等温曲线,pH及离子强度对砖红壤表面Cr(VI)吸附反应进行实验,应用二苯碳酰二肼吸光光度法测定溶液中的Cr(VI),得出了Cr(VI)吸附机制的结果。
  关键词:六价铬吸附;等温吸附;pH
  1 引言
  目前,铬已经成为一种主要的重金属污染物;由于其化合形态不同,对环境污染的危害程度也不一样,环境中的铬主要有两种价态:正三价与正六价,三价铬稳定,它是人体必须的微量营养元素,六价铬毒性较大,对动植物有害[1]。根据全国铬盐情报网统计资料,我国铬盐生产中,每年生产1t红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O),将排出1.7~4.2t铬渣;每生产1t金属铬,将排出7t铬渣。全国每年要排出10余万t铬渣,历年堆存量已超过250万t[2]。目前我国受Cr(VI)污染严重的土壤达1250多万[3] 。严重污染了生态环境。
  本文章通过以雷州砖红土为实验土壤,加入影响因子对六价铬的吸附进行实验;并对其迁移的研究,从中了解六价铬的吸附机理,为解决六价铬污染环境提供有利据证。
  2 材料与方法
  2.1 实验材料
  供实验使用用土壤是雷州土。在自然风干下,磨成60目的颗粒;
  试剂:100mg/L铬标准溶液,醋酸,醋酸钠,丙酮,二苯碳酰二肼显色剂,1+1硫酸,1+1磷酸,硝酸。仪器:紫外分光光度计,烘干箱,离心管管,锥形瓶,50ml具塞比色管,移液管,离心机,双向电磁搅拌器,漏斗,容量瓶,烧杯,洗耳球,PH计,振荡床,电子天平。
  2.2 实验方法
  2.2.1 土壤对Cr(VI)的吸附等温线
  在HAC/NAAC=10:1的缓冲体系中,配成Cr(VI)含量为2.5,5.0,10.0,20.0,40.0mg/L的处理液,分别取25ml处理液与0.5g土壤在50ml塑料离心管中,在恒温条件下振荡4h,静置过夜,取2.5ml滤液加入比色管用水稀释至30ml处,加入1+1硫酸0.5ml和1+1磷酸0.5ml,摇匀。加入2ml显色剂溶液,用水稀释至标线,摇匀。静置5~10min后,于540nm波长处用1cm比色皿,以水为参比,测定吸光度。
  2.2.2 pH对土壤Cr(VI)吸附的影响
  在缓冲体系中配制好5mg/L的Cr(VI)处理液14个,在PH计下用NAOH和稀HNO3将其调为pH为2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,9.0,10这14个点,分别取25ml处理液与0.5g土壤在50ml塑料离心管中,在恒温条件下振荡4h,静置过夜,离心过滤,取2.5ml滤液加入比色管用水稀释至30ml处,加入1+1硫酸0.5ml和1+1磷酸0.5ml,摇匀。加入2ml显色剂溶液,用水稀释至标线,摇匀。静置5~10min后,于540nm波长处用1cm比色皿,以水为参比,测定吸光度。
  2.3 数据处理
  实验中得到的数据,均在Excl 2003中处理。
  3 结果与讨论
  3.1 土壤对Cr(VI)的吸附等温线
  根据土壤在对不同初始浓度的Cr(VI)吸附量的结果得出:土壤对Cr(VI)的吸附量与Cr(VI)的初始浓度有关,吸附量随Cr(VI)初始浓度的增加而增加;土壤对Cr(VI)的吸附等温线属于类型一般的吸附等温曲线。实验结果显示,砖红壤的Cr(VI)吸附等温曲线可以用方程表示:Langmuir等温吸附方程:c/q=1/qa*c+1/ qa*b。算出Cr(VI)的饱和吸附量,Qm=1/0.0299=33.444ug/g土。
  3.2 pH对土壤Cr(VI)吸附的影响
  实验数据结果处理所示,在pH=2.0—6.5之间时,土壤对Cr(VI)的吸附率随pH的增加变化不明显,但是,当pH=6.5—7.5之间时,Cr(VI)的吸附率随pH的增加而急剧下降,当pH>8.0时,土壤对Cr(VI)的吸附率趋向于0。
  因此我们不难得出:在酸性条件下,有利于土壤中Cr(VI)的吸附,碱性条件下基本上不吸附;所以我们可以清楚的认识到:酸性土壤有利于土壤吸附Cr(VI),碱性不利于Cr(VI)的吸附。
  有学者认为Cr(VI) 在中性、碱性土壤中及矿物表面的吸附力很弱, 因此易于迁移,在酸性土壤中则可通过被吸附于带正电荷的矿物表面而从溶液中去除。
  对于 Cr(VI)离子,其在土壤中主要以含氧阴离子的形态存在,土壤对它们的吸附量随着 pH 值的升高而降低,这主要是因为随着pH 值的升高,土壤表面负电荷量增加,与带同种电荷的含氧阴离子相互排斥导致吸附量下降。
  4 结论
  (1) 砖红壤表面Cr(VI)的吸附量随平衡液浓度的增加而增加,可以用Langmuir方程进行拟合表示;
  (2) 砖红壤表面Cr(VI)的吸附量和吸附率还和PH有关,在pH=2.0—6.5之间时,土壤对Cr(VI)的吸附率随pH的增加变化不明显,但是,当pH=6.5—7.5之间时,Cr(VI)的吸附率随pH的增加而急剧下降,当pH>8.0时,土壤对Cr(VI)的吸附率几乎为零;
  参考文献
  [1] 夏世钧. 环境科学情报资料,8—9期,109—110页(1979)
  [2] 刘先利. 解毒铬渣浸出及土壤对六价铬吸附特性与还原容量的研究[D]. 上海:华中科技大学,1999:3-4
  [3] 黄顺红. 铬渣堆场铬污染特征及其铬污染土壤微生物修复研究[D]. 湖南:中南大学,2009
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