重金属离子与方解石表面反应的实验研究

本文对重金属离子与方解石表面反应作了系统研究。方解石表面对重金属离子的吸附等温线可分为４种类型：Ａ型,Ｌａｎｇｍｕｉｒ型;Ｂ型,Ｆｒｅｎｄｉｃｈ型;Ｃ型,吸附－沉淀突变型;Ｄ型,吸着线性型。实验研究表明,方解石表面反应多种模式并存。Ｃｕ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｄ＾２＋和Ｎｉ＾２＋在低浓度时表面为离子交换吸附。较高浓度时表现为交换和表面配位吸附并存,而高浓度时则表现为表面沉淀;Ａｇ＾＋Ｐｂ＾２＋、Ｃｒ     

溶液介质条件对重金属离子与石英表面反应的影响

实验研究表明,随着溶液ＰＨ值的升高石芟夺Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＿、Ｃｄ＾２＋等重金属离子的吸附量和表面吸附覆盖率逐渐增大,而表面反应产物的结合开矿相应地出现由单核化合物、多核化合物〖ＳＯＣｕ４（ＯＨ）３＾４＋〗,直至表面沉淀（ＳＯＨ…Ｃｕ（ＯＨ）２（ｓ）〗。随着温度升高,石英对Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｃｄ＾２＋等重金属离子的吸附量逐渐减是随着溶液离子强度的增大,石英对Ｃｕ＾２＋离子的吸附量和表面离了     

矿物对金属离子的竞争吸附实验研究

CaCO_3、石英、针铁矿、三水铝矿、高岭土、蒙脱石、水云母等矿物对Ag+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+和Cr3+金属离子的竞争吸附实验研究表明，在近中性低离子强度溶液中，矿物单位表面积吸附金属离子的大小顺序是：CaCO3＞石英＞水云母＞高岭土＞蒙脱石＞针铁矿＞三水铝矿。这些矿物可分成3组：第一组的矿物有石英、针铁矿和高岭土等1：1层硅酸盐矿物及其他氧化物；第二组为三水铝矿、水镁石和蒙脱石等2:1层硅酸盐矿物；第三组是碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等含氧盐矿物。它们对于金属离子的吸附反应；＞SO－＋Mn+=＞SOM(n-1)+(n=1,2,3）有如下的显平衡常数KM与矿物介电常数ε的关系式：（1）lgk1M=7．813－26.15／ε（2）lgK2M－9．030－26.15／ε（3）lgK3M=11．65－26．15／ε     

硫化物吸附金属离子的实验研究：——Ⅱ类型

合成ＰｂＳ、ＺｎＳ对金属离子Ａｇ＾＋、Ｃｕ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋、Ｍｇ＾２＋、Ｓｂ＾２＋和Ｂｉ＾３＋的吸附等温线（５０℃）研究表明，其可分为Ａ、Ｂ、Ｃ三类：Ａ类，线性型，即吸附量随吸附离子浓度增加而呈线性上升，并表现出百分之百吸附，属于此类的吸附有ＰｂＳ对Ａｇ＾＋、Ｃｕ＾２＋离子吸附和ＺｎＳ对Ａｇ＾＋、Ｃｕ＾２＋、Ｃｄ＾２＋离子的吸附；Ｂ类，朗谬尔型，即随吸附离子的     

蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性的实验研究

矿物质与重金属离子间的相互作用已是当今环境科学、矿物学,土壤化学等学科领域研究的热点。通过蒙脱石,伊利石和高龄石在一定的介质条件下对Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｃｒ＾３＋五种重金属离子的竞争吸附实验研究,阐明了三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性。     

介微孔复合沸石分子筛对重金属离子吸附性能的实验研究

以介微孔复合沸石分子筛MCM-41／ZSM-3为吸附剂,采用静态吸附方法初步研究了其对重金属离子Cu^2 、Zn^2 、Pb^2 、Cd^2 的吸附性能。结果表明：对于配置的60mg／dm^3重金属离子溶液,使用分子筛用量为10g／dm^3时,在较宽的pH范围内MCM-41／ZSM-3对Cu^2 、Zn^2 、Pb^2 、Cd^2 的吸附率可达90％以上;对等温吸附曲线的回归分析得出Cu^2 、Zn^2 、Pb^2 、Cd^2 在实验浓度范围内符合Langmuir单吸附位吸附曲线且具有较大的吸附容量。     

改性沸石对重金属离子竞争吸附特性研究

以钠型改性沸石为吸附剂,以含有单一的镉、锌、铅溶液以及镉、锌、铅的混合溶液为吸附质,开展了改性沸石中重金属离子的竞争吸附及其影响因素等实验研究。结果表明,当溶液中有多种二价重金属离子存在时,各离子之间存在竞争吸附,竞争能力为Pb2+>Cd2+>Zn2+;Zn2+-Cd2+表现出显著的协同吸附效应,而Zn2+-Pb2+、Cd2+-Pb2+表现出拮抗吸附。     

蒙脱石的电动电位调控及其对重金属离子吸附性能的影响

为了提高蒙脱石对水体中的Cr3+、Ni2+、Cu2+等重金属离子的净化效率,用各种金属离子、聚合羟基铝离子、十六烷基三甲基溴化铵及邻菲罗啉的螯合物等插层蒙脱石,调控其电动电位,研究了改性蒙脱石的电动电位与吸附金属离子性能的关系,探索了pH值及金属离子浓度对吸附性能的影响。结果表明:蒙脱石经不同物质改性后,电动电位发生了不同程度的变化,其中聚合羟基铝离子,十六烷基三甲基溴化铵及邻菲罗啉螯合物的插层,使蒙脱石的电性从负值变为正值,不利于对带正电的金属离子的吸附。利用重金属离子的配位性,先在含有重金属离子的溶液中加入邻菲罗啉,使其生成螯合物,再用蒙脱石进行吸附,能显著改善吸附性能,这一方法不仅提高了对低浓度的金属离子的吸附性能,而且由于氢键和范德华力起主要作用,使得吸附性基本不受溶液pH值的影响。     

硫化物吸附金属离子的实验研究──Ⅰ类型

合成ＰｂＳ、ＺｎＳ对金属离子Ａｇ＋、Ｃｕ（２＋）、Ｃｄ（２＋）、Ｚｎ（２＋）、Ｆｅ（２＋）、Ｍｎ（２＋）、Ｍｇ（２＋）、Ｓｂ（３＋）和Ｂｉ（３＋）的吸附等温线（５０℃）研究表明，其可分为Ａ、Ｂ、Ｃ三类：Ａ类，线性型，即吸附量随吸附离子浓度增加而呈线性上升，并表现出百分之百吸附，属于此类的吸附有ＰｂＳ对Ａｇ＋、Ｃｕ（２＋）离子吸附和ＺｎＳ对Ａｇ＋、Ｃｕ（２＋）、Ｃｄ（２＋）离子的吸附；Ｂ类，朗谬尔型，即随吸附离子的浓度增加，吸附量逐趋向一饱和值，属于此类的有ＰｂＳ对Ｆｅ（２＋）、Ｓｂ（３＋）、Ｂｉ（３＋）等离子及ＺｎＳ对Ｆｅ（２＋）、Ｍｎ（２＋）、Ｍｇ（２＋）等离子的吸附；Ｃ类，反朗谬尔型，即吸附量随吸附离子浓度增加而呈非线性增加。属此类吸附的有ＰｂＳ对Ｚｎ（２＋）、Ｃｄ（２＋）等离子的吸附。合成ＰｂＳ、ＺｎＳ对金属离子的吸附量与天然方铅矿和闪锌矿中微量元素含量可类比，这意味着吸附作用可能在硫化物矿物微量元素形成过程中起着重要的作用。     

五氯苯酚在矿物表面吸附——实验、表面反应模式及其环境意义

利用批量平衡技术研究了石英、高岭石、伊利石、蒙脱石和铁氧化物对五氯苯酚(PCP)吸附的pH关系等温线和浓度关系等温线,发现所有矿物的pH关系等温线都表现出典型的峰形曲线特征,峰位在pH=5～6之间,依矿物不同而不同。基于矿物表面羟基位化合态和PCP的化合态考虑,提出一种包含表面络合反应和表面静电吸附反应的模式,对pH关系等温线计算拟合发现有很好的相关性。模式计算还表明,石英和层状硅酸盐矿物对PCP吸附以表面络合反应为主,而氧化铁矿物则包含表面络合反应和表面静电吸附反应,但以后者占主导,其反应平衡常数比前者大1～3个数量级。高岭石和氧化铁矿物的浓度吸附等温线可用Langmuir方程很好拟合,最大吸附量的大小顺序是赤铁矿>纤铁矿>针铁矿>高岭石>石英>蒙脱石≈伊利石,并可以用矿物表面羟基位浓度和反应机制加以解释。PCP在矿物表面可观的吸附量说明矿物表面吸附对憎水性可离解有机化合物(HIOCs)在天然水相体系和沉积中的迁移转化过程起着相当重要的作用。     

有机化膨润土对水中金属离子的吸附及其表征

通过正交实验研究了有机膨润土对水溶液中金属离子吸附的主要影响因素;将原矿和有机土进行了IR和XRD表征;测定了溶液酸度和溶液中金属离子浓度对有机膨润土吸附效果的影响;考察了有机膨润土的粒径和吸附次数对吸附效果的影响,以此论证新疆夏子街钠基膨润土及有机化膨润土对水溶液中各金属离子的吸附能力。实验结果表明:有机化膨润土对水溶液中Cr6 、Hg2 、Cu2 和Zn2 金属离子的去除率都比原土有显著提高;溶液的pH值对吸附效果影响较大;有机膨润土吸附量对数与Cr6 、Hg2 、Cu2 金属离子平衡浓度对数的吸附等温线近似成直线,符合吸附等温方程;金属离子浓度对有机膨润土吸附效果的影响趋势是Cr6 >Hg2 >Cu2 ;有机膨润土对金属离子吸附能力大小是Hg2 >Cu2 >Cr6 ,吸附速率大小是Cr6 >Hg2 >Zn2 。有机膨润土的粒径对吸附效果影响较小。     

Experimental Study on Surface Reactions of Heavy Metal Ions With Quartz—Aqueous Ion Concentration Dependence

Adsorption of divalent metal ions, including Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺ and Ni²⁺, on quartz surface was measured as a function of metal ion concentration at 30°C under conditions of solution pH= 6. 5 and ion strength I = 0. 1mol/L. Results of the experimental measurements can be described very well by adsorption isotherm equations of Freudlich. The correlation coefficients (r) of adsorption isotherm lines are > 0. 96. Moreover, the experimental data were interpreted on the basis of surface complexation model. The experimental results showed that the monodentate-coordinated metal ion surface complex species (SOM⁺) are predominant over the bidentate-coordinated metal ion surface complex species [(SO)₂M] formed only by the ions Cu²⁺, Zn²⁺ and Ni²⁺. And the relevant apparent surface complexation constants are lgK_M = 2.2–3.3 in order of K_Cd≥K_Pb > K_Zn > K_Ni≥K_Cu, and lgβ_M = 5.9-6.8 in order of β_Ni > β_Zn > β_Cu. Therefore, the reactive ability of the ions onto mineral surface of quartz follows the order of Cd > Pb > Zn > Ni> Cu under the above-mentioned solution conditions. The apparent surface complexation constants, influenced by the surface potential, surface species and hydrolysis of metal ions, depend mainly on the Born solvation coefficient of the metal ions. This project was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 49572091).     

金在石英表面沉淀的实验研究

为了考察石英表面特征对金沉淀的影响，于２０－２００℃使不同切向的石英晶体光片与含金氯化物溶液相互作用，反应后石英光片表面的ＳＥＭ／ＥＤＡＸ，ＸＰＳ和显微镜研究结果表明，所有实验中均发现金在石英表面沉淀，结合显露石英位错的浸蚀实验，发现沉淀的金晶体在石英表面的分布似受石项晶体中存在的线性缺陷控制。本文分析了本实验研究结果与前人工作的差异，讨论了金的沉淀机理和含金石脉中金的不均匀分布。     

聚羟基铝柱撑蒙脱石吸附重金属离子实验研究

利用keggin离子对蒙脱石进行柱撑制得聚羟基铝柱撑蒙脱石,研究柱撑蒙脱石对Cu^2＋,Cd^2＋,Cr^3＋3种重金属离子的吸附。结果表明：未经焙烧的柱撑蒙脱石对Cu^2＋,Cr^3＋离子的吸附性要比原矿好,而经400℃下焙烧的柱撑蒙脱石对Cd^2＋则有更好的吸附性。用腐殖酸对柱撑蒙脱石改性能提高柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附性能,柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加。另外还对柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附动力学进行了研究．发现其动力学吸附过程可用Elovicb方程和一级动力学方程进行较好的拟合。     

麦饭石对腐殖酸及重金属离子的吸附作用

研究了麦饭石对腐殖酸和重金属离子（Ｈｇ２＋,Ｐｂ２＋,Ｃｕ２＋,Ｚｎ２＋,Ｃｄ２＋）的吸附作用,实验结果表明麦饭石对腐殖酸和重金属离子都具有较好的吸附性能,且腐殖酸的存在有利于麦饭石对重金属离子的吸附。ｐＨ值是影响吸附的重要因素,当ｐＨ值为５．０～６．０时,麦饭石同时吸附腐殖酸和重金属离子的效果最好,麦饭石在吸附腐殖酸和重金属离子的同时能溶出微量元素硒,这对于大骨节病的防治有重要意义。     

石英和碳酸钙表面位的FDIR谱学研究

本文采用漫反射红外光谱（ＦＤＩＲ）方法对石英、方解石、合成碳酸钙和孔雀石等矿物表面位（基团）作了研究。随着溶液ｐＨ值的升高,由于表面基团间氢键的影响,石英表面位〉Ｓｉ－Ｏ和〉Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ的吸收峰向高频方向漂移,即〉Ｓｉ－Ｏ非对称伸缩振动吸收峰由１０３６ｃｍ＾－１→１０４５ｃｍ＾－１→１０４７ｃｍ＾－１,〉Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ对称伸缩振动吸收峰由７７７ｃｍ＾－１→７８２ｃｍ＾－１→７８８ｃｍ＾－１,而〈     

配位滴定法同时测定金属离子浓度的研究

将多元校正分析法应用于配位滴定中，以ＥＤＴＡ为滴定剂，玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极。依据电位滴定原理，对混合三组分：Ｃｕ￣（２＋）、Ｃｄ￣（２＋）、Ｚｎ￣（２＋）、及Ｃｕ￣（２＋）、ＣＯ￣（２＋）、Ｎｉ￣（２＋）进行测定，各金属离子之间的△ｌｏｇＫ在０．０４～２．３４之间，计算误差一般小于土１０％。     

重金属污染的菊芋茎秆沼气化性能及蓄积重金属的归趋

利用菊芋(Helianthus tuberosus)进行重金属污染土壤修复会产生大量秸秆废弃物,通过厌氧消化将其转化为沼气,是其资源化利用途径之一。为了评估该处置技术的环境风险,实验以重金属污染土壤种植的菊芋茎秆为对象开展厌氧消化研究,对其产气性能、重金属形态变化、可迁移能力及生物有效性进行评估。结果表明,菊芋秸秆中茎主要重金属(Cu,Zn,Pb,Cr,Cd)含量为5.69×10^-6,19.19×10^-6,0.23×10^-6,0.33×10^-6,0.50×10^-6,叶中的含量分别为9.11×10^-6,23.83×10^-6,0.57×10^-6,0.43×10^-6,0.48×10^-6相对与根与块茎较较高;菊芋秸秆厌氧发酵总产气量为206.58 ml·g^-1 TS,显示产气潜力良好;厌氧消化后,Cu,Pb和Cr的重金属可迁徙因子值低,相对比较稳定,迁移能力较弱。Cr和Cd的生物可利用度减小,其中Cr大幅度减小了41.54%,Cd减小了12.30%,说明厌氧消化能有效降低Cr和Cd的生物可利用度,减小对环境的危害。但Pb的生物有效性大幅度上升,应在沼渣管控环节关注。