改性沸石及膨润土对几种重金属离子吸附解吸特性的影响及其机制研究

沈阳农业大学博士学位论文改性沸石及膨润土对几种重金属离子吸附解吸特性的影响及其机制研究姓名：胡克伟申请学位级别：博士专业：土壤学指导教师：关连珠20070609改性沸石及膨润土对几种重金属离子吸附解吸特性的影响及其机制研究作者：胡克伟学位授予单位：沈阳农业大学相似文献(10条)1.学位论文王卫重金属离子与恒电荷土壤黏粒的相互作用及能量关系研究2007土壤黏粒与电解质离子间的相互作用及能量关系一直是土壤科学家希望解决的课题，本工作是基于新近建立的悬液Wien效应方法完成的。本文介绍了阳离子与土壤黏粒间平均结合自由能和平均吸附自由能的计算公式，再用悬液Wien效应法研究了重金属阳离子(Zn'2+、Cd'2+、Cu'2+、Pb'2+、Cr'2+)及其它离子(Na'+、K'+、NH'+,4、Ca'2+)与主要黏土矿物(蒙脱土、高岭土等)和主要的恒电荷土壤(黄棕壤、棕壤、黑土等)黏粒间的相互作用及能量关系。主要研究结果如下：单价阳离子在高岭石上的平均结合自由能要小于二价阳离子，但在蒙脱石上两者较接近。五种重金属阳离子中，Pb'2+在高岭石和蒙脱石上的△G,bi均最高，三价Cr'3+在两种黏土矿物上均为最小。高岭石对供试阳离子的△G,bi在0.75-2.6kJmol'-1之间，蒙脱石在7.9-9.9kJmol'-1之间，远大于高岭石。供试阳离子与高岭石、蒙脱石的平均吸附自由能总体上随场强的增加而增大。同价阳离子在相同场强下与黏土矿物的△G,ad很接近，不同价态之间△G,ad的顺序为二价阳离子单价阳离子。Cr'3+在两种矿物上的△G,ad也均最小。在100kVcm'-1电场强度下，阳离子与蒙脱石的△G,ad为高岭石的2-4倍。不同阳离子与不同土壤黏粒间的△G,bi不同。单价阳离子与供试土壤之间的平均结合自由能范围为4.7-7.4kJmol'-1之间；二价阳离子为7.2-9.9kJmol'-1；Cr'3+的△G,bi略小于二价重金属阳离子。Pb'2+在四种供试土壤上的平均结合自由能始终最大，在黑土上高达9.88kJmol'-1。四种供试土壤对单价阳离子平均结合自由能顺序为黄棕壤Ⅰ棕壤黄棕壤Ⅱ黑土。在四种供试土壤中，单价阳离子的平均吸附自由能都随电场强度的增加而增大。在低场强(15-80kVcm'-1)下，不同阳离子的吸附能△G,ad无显著差异，但在场强100kVcm'-1以上，二价阳离子的△G,ad明显大于单价阳离子，其差值随着场强的增加而增大，约在2-2.5倍之间。在各个电场强度下，不同土壤对不同重金属离子的吸附能顺序也不同。Zn'2+的△G,ad顺序为黑土黄棕壤Ⅰ黄棕壤II棕壤，Ca'2+为黄棕壤Ⅰ黑土黄棕壤Ⅱ棕壤，Cd'2+和Pb'2+都为黄棕壤Ⅱ黄棕壤I棕壤黑土。在低电场下，测定二价阳离子和三价Cr'3+饱和的土壤悬液的Wien效应时均出现电导率随电场强度的增加而减小的现象。二价阳离子出现负Wien效应的电场强度范围为10-25kVcm'-1之间；Cr'3+为10-60kVcm'-1之间，要比二价阳离子大得多。2.期刊论文刘凡.谭文峰.刘桂秋.李学垣.贺纪正几种土壤中铁锰结核的重金属离子吸附与锰矿物类型-土壤学报2002,39(5)土壤与水体中的锰氧化物对某些重金属离子有强烈的富集作用,本研究表明我国几种土壤铁锰结核中锰氧化物的重金属离子(Pb、Cu、Zn、Co、Ni和Cd)吸附量占结核吸附这些离子总量的60%～100%.结核中所含锰矿物类型不同,对重金属离子吸附的能力不一样.山东砂姜黑土中含钙锰矿和锂硬锰矿,其锰氧化物的重金属离子吸附量最高;其次是湖北黄棕壤和黄褐土中铁锰结核的锰氧化物,它们为锂硬锰矿与水钠锰矿组合;吸附量最低的是湖南红壤中铁锰结核的锰氧化物,它们仅为锂硬锰矿.上述几种锰矿物构造上的差异和结晶程度不同是导致不同土壤铁锰结核中锰氧化物吸附重金属离子量不一样的重要原因.Co2+在吸附过程中被氧化及试样中氧化锰含量和Mn(Ⅳ)百分率不同也是影响其铁锰结核中Co吸附量变化的原因.3.期刊论文金漫彤.张琼.楼敏晓.王连军.JINMan-tong.ZHANGQiong.LOUMin-xiao.WANGLian-jun粉煤灰用于土壤聚合物固化重金属离子的研究-硅酸盐通报2007,26(3)为了使土壤聚合物固化重金属离子比较理想效果,同时减少成本,本实验在土壤聚合物中掺加30%的粉煤灰固化重金属离子,结果表明:掺加30%粉煤灰的土壤聚合物对不同重金属离子有各自的理想固化量;综合抗压强度和浸出毒性两个方面,Cu2+、Zn2+和Pb2+的理想固化量分别为2.O%、1.3%和1.4%;固化体具有良好的后期稳定性和抗酸性,可以满足我国酸雨比较严重的南方地区建材应用要求.总之,掺加30%粉煤灰的土壤聚合物固化重金属离子具有良好的经济效益和环境效益.4.学位论文谢丹水稻土中Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）竞争吸附和解吸动力学2006本文主要研究了水稻土中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)三种重金属离子的竞争吸附作用和解吸动力学以及低分子量有机酸对它们的影响，主要研究结果总结如下：采用等比例和不等比例两种方式比较了长江三角洲和珠江三角洲地区四种水稻土和一种红壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)三种重金属的单一吸附和竞争吸附情况。在不等比例下(Cu:Pb:Cd=10:10:1)，无论是在单一还是在竞争条件，4种水稻土对Pb(Ⅱ)的吸附量均大于其对Cu(Ⅱ)的。在等比例下(Cu:Pb:Cd=1:1:1)水稻土对三种重金属的亲和力的相对大小为：Pb(Ⅱ)Cu(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。在红壤体系中，低pH(pH4.2)时土壤对三种重金属离子的吸附亲和力的大小顺序与水稻土相同，但在较高pH时(pH5.2)其顺序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。这一变化与红壤对铜的吸附量随pH的增加幅度大于对铅的有关。竞争条件下土壤对重金属离子的吸附量均比单一体系中的低，在等比例竞争条件下土壤对铜和铅的吸附量减小幅度比不等比例条件下更大。红壤在pH4.2时对三种重金属离子的吸附量比水稻土中的低得多，但在pH5.2时红壤对金属离子吸附量的增幅又比水稻土中的大得多。研究结果表明土壤无机矿物在重金属吸附中起主导作用，土壤的粘土矿物组成和CEC的大小对重金属吸附有重要影响。在四种水稻土中，选择一种水稻土和一种红壤研究了低分子量有机酸对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在2种土壤中竞争吸附的影响，并与单一体系中的结果进行比较。由于柠檬酸和酒石酸与Cd(Ⅱ)形成络合物的稳定常数较小，2种有机酸对2种土壤中Cd(Ⅱ)的吸附均表现出促进作用，而且这种促进作用随有机酸初始浓度的增加而增大。酒石酸促进了红壤对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附，而且低pH下的促进作用大于高pH下的。pn4.2时酒石酸对水稻土吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)有一定的促进作用；在pH5.2时酒石酸使水稻土对Cu(Ⅱ)的吸附量减小，但对铅的吸附基本无影响。柠檬酸对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附的影响表现为峰形曲线，即吸附量随有机酸浓度增加而增大，在某一浓度时达最大，然后逐渐减小。在较高浓度和较高pH下柠檬酸对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附表现出一定程度的抑制作用，特别在水稻土中。由于红壤游离氧化铁的含量比水稻土高得多，有机酸对红壤吸附重金属离子的促进作用大于水稻土中的；相反有机酸对水稻土吸附重金属离子的抑制作用大于红壤中的。虽然在竞争条件下有机酸对某一重金属离子吸附的促进作用小于单一体系中的，但竞争条件下所有重金属离子吸附增量的总和大于单一体系中单个离子的吸附增量。在柠檬酸体系中，低pH下Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)在单一体系中的吸附量高于竞争体系中的，但在高pH下结果相反，这主要与柠檬酸在不同pH下对重金属离子吸附的影响机制不同有关。一次平衡法研究了2种水稻土表面吸附态Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为及柠檬酸和酒石酸对2种重金属离子解吸的影响。结果表明，虽然2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量比对Cu(Ⅱ)的高得多，但无论在单一重金属体系还是Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存体系中，Cu(Ⅱ)的解吸量均大于Pb(Ⅱ)，而且湖州水稻土Cu(Ⅱ)的解吸量大于嘉兴水稻土的，也与土壤对Cu(Ⅱ)的吸附量相反，这说明土壤对重金属离子的吸附亲和力越大，吸附的重金属离子越不易解吸。用Elovich方程(Q,t=a+blnt)拟合动力学数据可以获得比较满意的结果，从方程获得的解吸速率与时间的关系曲线表明，Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率随时间的增加迅速减小，方程中的常数b值可以用来比较重金属解吸速率的相对大小，b值越大解吸速率越快。Cu(Ⅱ)的解吸速率大于Pb(Ⅱ)，柠檬酸和酒石酸不仅使重金属的解吸量增加，而且使Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率大大提高。2种有机酸对Cu(Ⅱ)解吸的促进作用大于对Pb(Ⅱ)的，柠檬酸的促进作用又比酒石酸大得多。5.期刊论文林青.徐绍辉.LINQing.XUShao-hui土壤中重金属离子竞争吸附的研究进展-土壤2008,40(5)本文主要对土壤中重金属离子竞争吸附的研究现状进行了综述.讨论了影响重金属离子竞争吸附能力的一些主要因子、吸附平衡模型及吸附反应的动力学过程.重金属离子的一级水解常数、离子半径、电负性等性质及其外界环境条件,如pH值、离子强度、有机质含量等因素影响着离子选择性吸附的强弱.竞争的Langmuir方程和扩展的Freundlich方程被用来对竞争吸附过程进行描述,同时指出竞争吸附过程中存在着一个过饱和点.最后,对竞争吸附的发展方向进行了展望,指出应加强理论模型和多因子综合作用影响的研究.6.学位论文钟晓丽水稻高效表达启动子的分离及表达分析和重金属离子锌和铁污染的土壤植物修复研究2007真核生物基因表达调控是分子生物学的研究热点之一。植物基因的表达受启动子的控制，高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要方面，也是表达调控研究的重要内容。本文根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252和两个预测在水稻胚乳中高效表达的启动子Os772及Os359。将这三个启动子与GUS基因构建成表达载体。然后采用农杆菌介导法转化水稻粳稻品种日本晴(O．sativajaponica)，分析这些启动子的组织特异性以及启动基因表达强度。转基因水稻GUS染色及PCR鉴定结果表明，GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明，Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达，而Os772和Os359能启动GUS基因在水稻胚乳中表达但不能在叶子和茎中表达。进一步GUS酶活性的测定表明，叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍，而Os772和Os359启动子在各组织中的酶活性相对较低。由于这些启动子都来自于水稻，具有可靠的安全性。Os252启动子在叶和胚乳中的活性高于35S启动子，因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。7.期刊论文张淼土壤对重金属离子的吸附-山西水利2005,21(1)介绍了土壤对重金属离子的吸附机理,并就影响土壤对重金属离子吸附的主要因素进行了论述,对水源地保护及污水土地处理中研究重金属离子的迁移转化规律有一定的参考作用.8.学位论文冯海涛硅钾矿肥不溶残余物的土壤环境效应研究2007硅钾矿肥是一种将钾长石加助剂通过矿物岩石的结构转化控制法，即加热，生产的矿物肥料。类似的产品有钙钾肥、硅钙镁钾肥、钾镁肥以及利用工业废物制作的钢渣硅肥、钙镁磷肥等。这些矿物肥料将有效组分释放后，还有约一半的物质(非有效组分)不能进入植物生态循环系统，其物理化学性质关乎矿肥长期施用对土壤环境的影响。本文以硅钾矿肥不溶残余物的矿物学性质为核心内容，首先系统阐述了硅钾矿肥的矿物特征，其次采用对比实验的方法研究了酸度、酸的种类、粒度、浸泡时间对模拟实验制备的不