重金属（Cu、Zn、Cd）元素在红壤中的吸附动力学研究

【摘要】土壤重金属污染已经受到了世界各国的广泛关注。吸附是重金属元素在土壤中积累的重要过程之一，决定了重金属元素在土壤中的移动性、毒性和生物有效性。开展重金属污染物在土壤中的吸附研究能有效预测重金属的环境效应，可以为重金属健康风险评价提供科学依据。因此，本研究选择红壤和重金属Cu、Zn、Cd作为研究对象，采用室内静态批量平衡的方法，研究多个环境因素(水土比、温度、重金属离子的浓度)对Cu、Zn、Cd单一重金属离子吸附的影响，比较Cu、Zn、Cd离子的两元混合金属溶液在红壤中的同时竞争吸附动力学，探讨重金属的添加顺序对Cu、Zn、Cd在红壤中不同时竞争吸附的影响。主要研究结论如下：（1）多个环境因素对单一重金属离子在红壤中的吸附研究表明，水土比和离子浓度的增大均会导致单一Cu、Zn、Cd离子在红壤中的吸附率减小。随着温度的升高，红壤对单一Cu、Zn、Cd离子的平衡吸附量均有增加。用一级动力学方程和二级动力学方程拟合红壤对Cu、Zn、Cd的单一重金属离子在不同温度时的吸附过程，发现这两个方程拟合所得到的曲线都能很好地与实验数据重合，拟合相关系数R高达0.99以上，并且通过一级、二级动力学方程计算得到的两个qe值与实验所得到的qe值非常接近。（2）重金属Cu、Zn、Cd离子的二元混合溶液（Cu+Zn、Zn+Cd、Cu+Cd）在红壤中的同时竞争吸附动力学和单一金属离子吸附动力学的对比结果表明，重金属离子Cu2+、Zn2+、Cd2+在同时竞争吸附情况下达到平衡状态的吸附时间与单一离子吸附时的平衡吸附时间并不相同，且Cu、Zn、Cd离子共存于土壤中的平衡吸附量小于单一Cu、Zn、Cd离子时的平衡吸附量。Cu离子在同时竞争时的土壤分配系数Kd值大于0.2，Zn离子的土壤分配系数Kd值在0.1~0.16之间，Cd离子的土壤分配系数Kd值却小于0.1。根据土壤分配系数值，得到红壤对重金属Cu、Zn、Cd离子的优先选择吸附顺序为Cu>Zn>Cd。（3）研究六组不同添加顺序的重金属组合（Cu→Zn、Zn→Cu、Zn→Cd、Cd→Zn、Cu→Cd和Cd→Cu）在红壤中的顺序吸附动力学及分配系数，结果表明Cu、Zn、Cd离子在顺序竞争吸附条件下的吸附较难达到平衡状态，且顺序竞争中的重金属吸附总量小于同时竞争中的吸附总量。红壤对重金属离子的优先吸附选择顺序为Cu>Cd>Zn，与同时竞争吸附情况下的选择顺序不同。
【作者】王艳；
【导师】李忠武；
【作者基本信息】湖南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】重金属；红壤；同时；顺序；吸附；动力学；

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