磷在聚合羟铁铝-蒙脱石复合体上的吸附机理和竞争吸附行为研究.pdfVIP

磷在聚合羟基铁铝．蒙脱石复合体上的吸附机理和竞争吸附行为研究 磷在聚合羟基铁铝．蒙脱石复合体上的吸附机理 和竞争吸附行为研究 摘 要 ’ 土壤中磷的地球化学行为与土壤组成、pH等因素密切相关。天然酸性土壤 和水体中(pH=4．o~5．5)，溶解的铁铝可与．OH形成不同聚合度的高价聚合羟基 铁铝阳离子(HyFeAl．Mt)，这些阳离子可吸附在土壤中含量较高的蒙脱石矿物 表面及层间，形成聚合羟基铁铝．蒙脱石(HyFeAI．Mt)复合体。这些复合体广泛 存在于自然界中，因此在很大程度上影响着土壤中的营养物质和污染物在土壤． 溶液之间的吸附／解吸及迁移等行为。聚合羟基铁、铝．蒙脱石复合体对重金属离 子、As04}的吸附已有广泛研究，但作为酸性和弱酸性土壤中的重要组成 HyFeAl．Mt复合体对磷的吸附行为还未见报道。 本文为模拟酸性和弱酸性土壤中的铁铝改性蒙脱石复合体，首先制备了 ．蒙脱石(HyFe．Mt)复合体，并对其进行了表征；在实验室条件下进行了磷在蒙 脱石复合体上吸附行为的研究，主要内容包括：(1)溶液初始pH、吸附剂用量 的影响； (2)磷在蒙脱石复合体上的吸附动力学、吸附等温线以及各吸附剂对 磷吸附行为的对比； (3)老化作用对磷吸附的影响；(4)低分子有机酸对磷在 蒙脱石复合体上吸附的影响。同时，通过HyFeAl．Mt对磷的解吸实验，考察了磷 在蒙脱石复合体上吸附的稳定性，所得结论如下： (1)通过对蒙脱石及各蒙脱石复合体进行X射线衍射分析(XRD)、零电荷点 测定(pH矾)、阳离子交换容量(CEC)测定和比表面积分析表明：聚合羟 基金属离子成功交换进入蒙脱石层间，羟基铁离子的掺加以及Fe：A1摩尔比 的变化都对蒙脱石复合体的结构产生显著影响；蒙脱石复合体的结构特性与 钠基蒙脱石相比其结晶度降低、微孔结构增加。 (2)酸性和弱酸性条件下，研究了磷在各蒙脱石复合体上的吸附行为。结果表 明：磷在各蒙脱石复合体上的吸附，在实验pH范围内(3．0“．5)，pH升 高，磷吸附量减小。蒙脱石复合体中铁含量越高，磷吸附量受pH影响越小； 磷扫：聚合羟基铁铝．蒙脱石复合体上的吸附机理和竞争吸附行为研究 随Fe：A1摩尔比增大，HyFeAI．Mt对磷的吸附能力增强，铁含量是磷吸附的 重要控制因素；蒙脱石复合体对磷吸附能力的大小，主要依靠吸附剂内外表 面提供的吸附位决定；磷在蒙脱石复合体上的吸附可用Langmuir吸附等温 两过程，均能较好的符合准二级动力学方程；也同时较好的符合其他动力学 方程。 (3)研究了酸性条件下老化作用对磷吸附的影响，主要包括老化时间、老化酸 度对磷吸附／解吸的影响。结果表明：随着蒙脱石复合体中铁含量增多，吸 附磷后引起溶液pH变化越小；老化时间增长，磷吸附量增加，但8d以后 老化时间增长，磷吸附量增加变缓；磷在蒙脱石复合体上吸附较稳定，老化 作用对磷的解吸影响较小。低pH时，磷吸附受老化作用影响较高pH时显 著，特别是在含铝较多蒙脱石复合体上的吸附，其对磷吸附的影响受pH影 响就更加显著。 (4)以柠檬酸、草酸和苹果酸为代表，研究了酸性和弱酸性条件下低分子有 机酸对磷在蒙脱石复合体上吸附的影响。结果表明：在酸性条件下，低分子 有机酸对磷吸附的影响高于弱酸性条件，且随着其浓度增大影响增加；低分 子有机酸分子结构中官能团羧基个数越多、分子结构越大，对磷在 HyFe／AI．Mt上的吸附影响越大；酸性环境中磷与低分子有机酸共存时，吸 量影响较小；低分子有机酸的不同加入顺序对磷吸附的影响不同。 关键词：羟基铁铝．蒙脱石复合体，磷，吸附机理，老化作用，竞争吸附 Il 磷在聚合羟基铁铝．蒙脱石复合体r卜的吸附机理和竞争吸附行为研究 mechanismand behaviorof Adsorptive competitiveadsorption on HyFeAI—Mt