pH值对羟基磷灰石除镉行为的影响

介质的pH值是影响羟基磷灰石(Hap)除镉行为最为复杂的因素之一,它决定了水溶液中Cd2+的赋存状态及Hap的溶解特性与表面性质等,而这些因素与Hap的除镉行为密切相关。实验研究表明,强酸(pH<3)条件下Cd2+的去除率随pH值的升高增加较快,但当pH≥3时这种增加变缓。在广泛的pH值范围内,Hap在含镉溶液和空白溶液中均表现为质子催化和非化学计量比的溶解机理。根据络合平衡计算,Cd2+在不同pH值时具有不同的型体及分布系数。Hap在空白溶液中的表面电动电势ζ为负值,且随pH值的增加其电负性增大。由此可知Hap除镉行为的作用机理是表面络合与表面电位吸附,而不存在溶解 沉淀作用。     

氨基三乙酸对污染土壤中镉活化迁移的影响

为了探究氨基三乙酸(NTA)对污染土壤中镉活化迁移的影响,采用批实验研究了淋洗前后镉形态的变化、土壤有机质含量的变化以及镉的活化量与NTA浓度和pH值的关系。通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)分析了淋洗前后土壤颗粒官能团的组成,并采用SEM对淋洗前后土壤颗粒表面进行了表征。结果表明镉的活化量主要受到NTA浓度和淋洗液pH值的影响。一方面镉的活化量随着NTA的输入浓度增大而增大,且与土壤实际结合NTA量变化趋势一致,土壤颗粒由淋洗前的羟基官能团变为淋洗后的酯基官能团,进而降低了土壤颗粒对镉的固定;另一方面淋洗过程中通过H~+与镉之间的交换反应,导致镉的活化,同时交换反应消耗质子会使得淋洗液pH值升高,在较高的pH值条件下镉会形成Cd(OH)_2沉淀而被部分固定。     

粘土矿物对金属镉的吸附与解吸研究

通过以2:1型膨润土、1:1型高岭土为代表的粘土矿物吸附金属元素Cd和以醋酸、草酸和柠檬酸为代表的有机酸对粘土矿物吸附金属Cd的解吸作用研究,得出结果:粘土矿物对镉离子的吸附率随Cd浓度增大而下降;2:1型膨润土的吸附能力大于1:1型高岭土;三种弱酸对粘土矿物吸附的镉离子具有一定的解吸附能力,其中柠檬酸>草酸>醋酸,且对膨润土的解吸效率低于对高岭土的解吸效率.     

巯基改性蒙脱石对Cd(Ⅱ)的吸附机理研究

蒙脱石对镉有良好的吸附性,但吸附力较弱,巯基改性蒙脱石可增强对镉的吸附,而关于蒙脱石的巯基改性及改性后对镉的吸附机理研究少见报道.本文以(3-巯丙基)三甲氧基硅烷作为改性剂,采用简单的溶液法对蒙脱石原土(简称MMT)进行巯基改性,并探讨了改性蒙脱石(简称MMT-SH)对镉的吸附机理.红外和X射线衍射表征显示MMT被成功接上巯基.吸附条件实验表明,MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附效果显著优于原土,对Cd(Ⅱ)的饱和吸附容量是原土的39倍;吸附容量受pH值影响大,受离子强度的影响较大;MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附作用除了静电吸附、离子交换吸附、羟基配位吸附,还主要存在巯基配位吸附.热力学及动力学实验表明,MMT-SH吸附Cd(Ⅱ)的反应符合Langmiur等温模型和Lagergren二级动力学方程,是易于发生的化学反应;吸附过程的热力学参数(△H、△G、AS)表明此吸附是一个自发的吸热过程.     

针铁矿/水界面反应性的实验研究

选择针铁矿对Pb2+、Cu2+、Cd2+等3种重金属离子的吸附实验,开展矿物/水界面反应性研究.金属离子(M2+)在矿物-水溶液间分配有多种表面反应机制,这些表面反应发生作用的条件主要取决于吸附质水化学性质和矿物表面荷电性,因此,溶液pH值是影响矿物/水界面反应性的关键因素.在不同pH值条件下, 表面羟基可通过发生质子化或去质子化反应而使得矿物表面产生荷电性并发生改变,而金属离子的水解则可显著加快金属羟基配合物的形成,从而进一步增强了矿物/水界面反应.本实验条件下针铁矿表面对重金属离子的吸着量随pH值升高而升高,在一个较窄的pH值范围内吸附率急剧升高,呈S形分布.针铁矿对3种不同的重金属离子的吸附能力的强弱顺序是Cu2+＞Pb2+＞Cd2+.无论是Langmuir方程还是Freundlich方程,都能较好拟合针铁矿对重金属离子的等温吸附过程.Freundlich方程的n值均在0.1～0.5之间,说明重金属离子在针铁矿表面的吸附并不能简单地归结为单配位或双配位模式,可能存在着多种吸附结合形态.表观吸附常数KM值的变化规律,说明重金属离子与针铁矿表面反应模式及其表面吸附形态发生了变化,具体的吸附形态还有待谱学研究进一步证实.     

江汉平原旱地和水田土壤镉的吸附与解吸特征及影响因素

为揭示旱地和水田土壤镉的吸附解吸特征,以江汉平原黄豆地、棉花地以及水稻田土壤为研究对象,开展土壤镉的吸附动力学实验、等温吸附?解吸实验以及有机质的影响实验.结果表明:江汉平原土壤对镉的吸附是一个较为复杂的吸附动力学过程且以化学吸附为主,研究区土壤镉的初始吸附速率总体上表现为水田土壤大于旱地土壤;旱地土壤对Cd2+具有较...     

蒙脱石、高岭石、伊利石对重金属离子吸附容量的实验研究

在pH=4,t=23℃和微量浓度条件下,不改变离子浓度,通过增加吸附液体积进而增加体系中重金属离子含量的方法进行了蒙脱石、伊利石、高岭石对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子吸附容量的实验研究,结果表明,3种矿物吸附容量大小顺序为蒙脱石>伊利石>高岭石,与其阳离子交换容量密切相关.Cu-蒙脱石和Cr-蒙脱石的X射线衍射结果表明,Cu2+、Cr3+通过离子交换作用进入了蒙脱石的层间.同一矿物对不同重金属离子也有不同的吸附容量蒙脱石Cr3+>Cu2+>Zn2+>Cd2+>Pb2+;高岭石Cr3+>Pb2+>Zn2+>Cu2+>Cd2+;伊利石Cr3+>Zn2+>Cd2+>Cu2+>Pb2+.     

岩溶区典型土壤对Cd2+的吸附特性

文章采用有序批试验,就岩溶区两种典型石灰土（棕色、黑色石灰土）对Cd2+的吸附行为进行研究。试验结果表明:石灰土对重金属Cd2+具有较强的吸附能力（平均吸附率范围89.84~98.84）,黑色石灰土的吸附能力高于棕色石灰土,吸附量随平衡浓度的增加而增大;Langmuir和Freundlich方程均能很好地描述两种石灰土对Cd2+的等温吸附过程,Freundlich方程拟合最优;两种石灰土吸附镉的动力学特征相似,吸附过程可分为快速反应、慢速反应和吸附平衡3个阶段,棕色石灰土对Cd2+吸附动力学的最优模型为Elovich方程和双常数方程（R>0.9）,黑色石灰土仅在Cd2+初始浓度为100 mg/L条件下,Elovich方程、双常数方程和W-M方程的模拟达到较显著水平（R>0.8）;有机质、碳酸钙含量及CEC值是影响石灰土对Cd2+吸附能力的主控因素,铁、铝、硅氧化物含量对Cd2+吸附影响不大;综合热力学、动力学及影响因素分析认为石灰土对Cd2+吸附机理包括土壤颗粒表面官能团的专性吸附及不均匀粒内扩散、静电作用等非专性吸附过程。      

改性桑树叶吸附材料对废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

桑树叶富含植物多酚和黄酮类化合物,表面存在着大量羟基、羧基功能基团,在一定条件下通过络合作用或静电作用能与重金属离子发生吸附作用。但由于生物质中普遍存在着可溶性单宁,直接使用生物质吸附废水中的镉,去除效果不够理想。本文以生物质桑树叶为原料,经沸水蒸煮去除小分子和稀磷酸酸化改性,提高桑树叶的吸附容量,制备成活性吸附材料去除废水中的Cd(Ⅱ)。吸附条件实验表明:在p H=4.0时改性桑树叶对Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳,当Cd(Ⅱ)初始浓度为150 mg/L,改性桑树叶的添加量为6 g/L时吸附率可达96.58%。化学改性桑树叶对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合准二阶动力学方程,Langmuir等温吸附模型能更好地描述改性桑树叶的吸附行为,Cd(Ⅱ)最大吸附量为30.58 mg/g,与前人报道的吸附量显著提高。本项研究的改性桑树叶吸附材料价廉易得,为废水中镉的处理提供了一个新的方法。     

高岭土/胡敏酸复合体对重金属离子吸附解吸实验研究

本文利用高岭土对胡敏酸吸附形成稳定的有机一无机络合物,研究了高岭土／胡敏酸复合体对Cu^2＋、Cd^2＋和Cr^2＋的吸附。结果表明,胡敏酸对高岭土改性后能提高上述三种重金属离子的吸附性能,高岭土／胡敏酸复合体对三种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加,随离子强度的增加而减小。本文还研究了高岭土／胡敏酸复合体对上述三种重金属离子的吸附动力学,发现吸附过程可用Elovich方程和一级动力学方程进行较好的拟合。     

冲积和湖积成因土壤Cd的吸附特征:以安徽省当涂县为例

为揭示冲积与湖积成因土壤镉的吸附特征,以安徽省当涂县冲积成因的江心洲和冲积、湖积成因的大陇乡根际土壤为研究对象,开展土壤镉的等温吸附实验和吸附动力学实验.等温吸附实验结果表明,冲积土壤镉的吸附量（S）、等温吸附常数（K）和固液分配系数（K_d）均较湖积土壤明显偏大,显示冲积土壤对镉的吸附能力较湖积土壤强;吸附动力学实验表明,冲积土壤的最大吸附量、平衡吸附量均较湖积土壤大,吸附速率也明显偏大,尤其在吸附实验早期更为显著;等温吸附常数K和平衡吸附速率V_b与土壤理化性质的分析表明,土壤pH是造成研究区土壤镉吸附能力差异的主要原因,其次为物理性粘粒含量;土壤pH是影响研究区冲积土壤镉吸附能力的主要因素;湖积土壤镉的吸附能力受土壤pH、有机质含量、Cd含量、物理性粘粒含量等因素的综合影响.研究对于揭示Cd在水土系统的迁移转化规律以及土壤Cd的污染防治具有重要的指导意义.      

Structures and stabilities of Cd(II) and Cd(II)-phthalate complexes at the goethite/water interface

The complexation of Cd(II) and Cd(II)-phthalate at the goethite/water interface were investigated by EXAFS and IR spectroscopy, by batch adsorption experiments and by potentiometric titrations at 298.15 K. The EXAFS spectra showed Cd(II) to form only inner-sphere corner-sharing complexes with the goethite surface sites in the presence and absence of phthalate. EXAFS spectra also showed the presence of Cd(II)-chloride complexes in 0.1 mol/L NaCl. IR spectra also showed phthalate to form (1) an inner-sphere complex with adsorbed corner-sharing Cd(II) surface complexes in the pH 3.5 to 9.5 and (2) an outer-sphere complex with the same type of corner-sharing Cd(II) complex however at pH > 6, in addition to the inner- and outer-sphere complexes of phthalate reported in a previous study. The potentiometric titration and the batch adsorption data were used to constrain the formation constants of the different Cd(II)-phthalate surface complexes on the dominant {110} and the {001} planes of the goethite. The models were carried out with the Charge Distribution Multisite Complexation model coupled to the Three Plane Model and can predict the molecular-scale speciation of cadmium and phthalate in the presence of goethite. Cd(II) adsorption models calibrated on a 90 m²/g goethite also could accurately predict experimental data for a 37 m²/g goethite of slightly different basic charging properties.     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量（B）也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数（K）都大于Cd的健合能常数（K）,混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附 ——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量(B)也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数(K)都大于Cd的健合能常数(K),混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

Spectroscopic investigation of uranyl(VI) and citrate coadsorption to Al2O3

ATR-FTIR spectroscopy is used to understand the adsorption of uranyl-citrate complexes to Al₂O₃. Spectral data indicate that uranyl-citrate complexes partially dissociate upon adsorption, allowing full or partial hydrolysis of the uranyl ion. K_ads values determined for free citrate adsorption are similar to those for citrate in uranyl-citrate complexes, indicating that the complexation of uranyl by citrate does not significantly affect the ability of citrate to bond with the surface. The isotherm data also indicate enhanced citrate adsorption to Al₂O₃ in the presence of uranyl, suggesting that uranyl may be the central link between two citrate ligands, and that uranyl is associated with the surface through a bridging citrate ligand. Finally, uranyl-citrate complexes interact with citrate adsorbed to Al₂O₃ through outer sphere interactions.     

镉在蒙脱石等粘土矿物上的吸附行为研究

研究了土壤中主要硅酸盐粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石、海泡石对重金属镉的吸附行为.结果表明:硅酸盐粘土矿物吸附镉受酸度和离子强度的影响;吸附反应是快反应,能很好地符合Lagergren二级吸附速度方程;优化条件下的高岭石对镉吸附很弱,蒙脱石、伊利石、海泡石对镉的实验饱和吸附容量分别为2.88、1.08、2.82 mg/g,蒙脱石吸附镉更适合Freundlich拟合,伊利石、海泡石对镉的吸附结果更适合Langmuir拟合;相关性分析表明,硅酸盐粘土矿物对镉的饱和吸附容量大小与其理化性质有关,其中矿物中氧化锰含量高低与其对镉饱和吸附容量大小的相关性达到极显著水平.     

Adsorption of Copper, Nickel, and Cadmium on Goethite in the Presence of Organic Ligands

Adsorption of copper, cadmium and nickel at low concentrations on goethite was studied in the presence of the simple organic ligands oxalate, salicylate, and pyromellitate. The experimental metal adsorption behavior was compared to calculations with a surface complexation model to evaluate the most important interactions. Oxalate mostly decreased Cu and Ni adsorption at high pH-values by competition between solution and surface complexation but had no effect on Cd adsorption. Cu adsorption in the presence of oxalate below pH 6 could best be described by defining a ternary complex of type A (surface-metal-ligand). Salicylate had only minor effects on metal adsorption. The adsorption of Cu in the presence of salicylate above pH 5 could be explained by a ternary complex of type A. Pyromellitate increased the adsorption of Cu and Cd in the acidic pH-range, likely by formation of ternary surface complexes of type B (surface-ligand-metal).     

Removal of cadmium (II) from aqueous solution and natural water samples using polyurethane foam/organobentonite/iron oxide nanocomposite adsorbent

A novel polyurethane foam/organobentonite/iron oxide nanocomposite adsorbent was successfully prepared via in situ polymerization of toluene diisocyanate and polyol in presence of 5 wt% organobentonite/iron oxide. The obtained nanocomposite was characterized in detail, and the results revealed that the clay layers are exfoliated and/or intercalated in the polymer matrix forming a nanocomposite structure. The application of the prepared nanocomposite for adsorption of cadmium ions from aqueous solution was tested as a function of various experimental parameters using batch procedures. Adsorptive removal of Cd(II) onto the nanocomposite attained maximum at adsorbent content 1.5 g/L, pH 6, and the equilibrium was established within 60 min. Kinetic studies showed that the experimental data fit very well to pseudo-second-order model, and the adsorption process proceeds through three steps. It was found that external liquid film and intraparticle diffusion steps deeply affect the rate of Cd²⁺ ions adsorption onto the synthesized nanocomposite. Langmuir isotherm model fitted the adsorption data better than Freundlich with a maximum adsorption capacity (q _m) for Cd(II) equal to 78 mg/g under the specified experimental conditions. The synthesized nanocomposite afforded effective extraction for Cd²⁺ ions from natural water samples and excellent reusability feature. This study declares the potential efficiency of a new clay/polymer nanocomposite as alternative for wastewater remediation.     

不同粒级土壤中镉铅汞的吸附特性

将3种不同质地的土壤样品分为3种不同的粒级:自然状态、砂粒和粉黏粒,分别研究了这3种不同土壤在3种不同粒级时对镉、铅、汞的吸附特点。结果表明,镉、铅在粉黏粒土壤中的吸附大于在自然土壤和砂粒土壤中的吸附,而汞却表现出相反的结果,其在砂粒土壤中的吸附远远大于在粉黏粒土壤和自然土壤中的吸附。3种不同质地的土壤对镉、铅、汞的吸附与分粒级土壤的吸附表现出了相似的吸附特性。同时,镉在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Langmuir方程,铅在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Henry方程,而汞在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Freundlich方程。