红壤和黄土对铊的吸附—解吸试验研究

论文摘要

铊是剧毒的稀有分散元素之一,由于在土壤中的背景值很低,长期以来土壤中铊污染未引起足够的重视。吸附-解吸是铊进入土壤后发生的必然过程,研究土壤中铊的吸附-解吸特性,能更好的了解铊在土壤中的迁移转化,为土壤中铊污染防治提供科学依据。本文以实验室模拟研究为基础,结合野外采样分析,研究了铊在土壤中的吸附-解吸特征。利用一次振荡平衡法,考察了铊在红壤和黄土中的吸附-解吸热力学及动力学行为,探讨pH、有机质对吸附-解吸的影响;分析含铊矿区中土壤铊的吸附-解吸特性,评估矿区土壤铊污染程度及潜在风险。研究结果表明:（1）Tl+在红壤和黄土中的等温吸附用Langmuir方程拟合效果最好,相关系数达到显著或极显著水平;黄土对Tl+吸附能力大于红壤,最大吸附量明显高于红壤。Tl+在黄土中的解吸率稍高于红壤,解吸过程用Freundlich方程拟合效果最好。解吸有一定的滞后效应,且解吸量随吸附量的增加而增加,两者之间关系符合二次幂方程。（2）Tl+在红壤和黄土中的吸附-解吸速度较快,红壤在最初5min内就可达到平衡吸附量的90%以上,20min左右都基本达到平衡;黄土随着初始浓度的升高,达到吸附平衡所需的时间增长,120min之内达到吸附平衡;随着初始浓度的增大,红壤达到解吸平衡的时间增长,大约在120min时达到解吸平衡。而黄土在最初20min内就可达到平衡解吸量的85%以上,120min左右都基本达到平衡。双常数方程是描述Tl+吸附-解吸动力学过程的最优方程。（3）pH2-10的范围内,吸附量随pH值的升高而增加。在pH=2时吸附量很小,吸附率不超过5%;当pH= 26时,吸附量增加幅度很大,红壤吸附率最高达到48.3%,黄土吸附率最高达到71.2%,红壤和黄土对Tl+的吸附在pH值低时受影响较大。当pH=2时,红壤和黄土吸附量很少,解吸率却很高,说明低pH不利于Tl+吸附,反而能促进吸附态Tl+解吸。在pH=410,红壤的解吸有一定的滞后现象,而黄土解吸量随吸附量的增加近似线性增加,无明显滞后现象。（4）去除有机质后,红壤和黄土对Tl+的吸附率较原土壤低,而解吸率却高于原土壤;有机质对黄土Tl+吸附的影响大于红壤,而有机质对Tl+在红壤和黄土中解吸率的影响差异不大。（5）含铊黄铁矿区土壤,各个剖面不同层面土样对Tl+吸附-解吸差异较大,表土层吸附量明显小于心土层和底土层,心土层和底土层吸附量差异较小。吸附态Tl的解吸量随吸附量的增加而增加,表土层增加幅度大于心土层和底土层,说明表土层Tl的吸附能力较弱,且容易发生解吸,迁移扩散能力强,危害较大;心土层和底土层对Tl有一定的缓冲能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 土壤重金属污染
• 1.2 重金属元素铊的研究现状
• 1.2.1 铊的基本理化性质
• 1.2.2 土壤中铊的形态特征
• 1.2.3 土壤中铊的来源、迁移及转化
• 1.3 土壤对重金属吸附-解吸研究方法
• 1.3.1 吸附-解吸主要的研究方法和内容
• 1.3.2 土壤对重金属吸附-解吸的机理
• 1.4 存在问题
• 1.5 研究目的与内容
• 1.6 工作量
• 1.6.1 样品基本理化性质测定
• 1.6.2 吸附-解吸实验
• 1.6.3 数据拟合及处理
• 第二章 铊在红壤和黄土中的吸附-解吸特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料和方法
• 2.2.1 试验土壤
• 2.2.2 试验试剂
• 2.2.3 试验仪器
• 2.2.4 试验方法
• 2.2.4.1 等温吸附试验
• 2.2.4.2 等温解吸试验
• 2.2.4.3 吸附动力学试验
• 2.2.4.4 解吸动力学试验
• 2.2.5 数据处理及分析
• 2.3 结果与分析
• +的动态吸附-解吸特征'>2.3.1 红壤和黄土对Tl⁺的动态吸附-解吸特征
• +的等温吸附-解吸特征'>2.3.2 红壤和黄土对Tl⁺的等温吸附-解吸特征
• +的等温吸附特征'>2.3.2.1 红壤和黄土对Tl⁺的等温吸附特征
• +的等温解吸特征'>2.3.2.2 红壤和黄土对Tl⁺的等温解吸特征
• +吸附与解吸的关系'>2.3.2.3 红壤和黄土中Tl⁺吸附与解吸的关系
• +吸附-解吸动力学实验'>2.3.3 红壤和黄土对Tl⁺吸附-解吸动力学实验
• +的吸附动力学特征'>2.3.3.1 红壤和黄土对Tl⁺的吸附动力学特征
• +的解吸动力学特征'>2.3.3.2 红壤和黄土对Tl⁺的解吸动力学特征
• 2.4 小结
• 第三章 铊在红壤和黄土中吸附-解吸的影响因素研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料和方法
• 3.2.1 试验土壤及处理
• 3.2.2 pH 值对吸附-解吸行为的影响
• 3.2.3 有机质对吸附-解吸行为的影响
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 pH 值对吸附-解吸行为的影响
• 3.3.2 有机质对吸附-解吸行为的影响
• 3.4 小结
• 第四章 铊在黄铁矿区土壤中的吸附-解吸特征
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料和方法
• 4.2.1 土壤样品
• 4.2.2 等温吸附试验
• 4.2.3 解吸试验
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 试验土样的等温吸附实验
• +的吸附等温线'>4.3.1.1 试验土样Tl⁺的吸附等温线
• +的吸附量'>4.3.1.2 试验土样Tl⁺的吸附量
• +的吸附率'>4.3.1.3 试验土样Tl⁺的吸附率
• 4.3.2 试验土样的解吸实验
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 主要结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢