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可变电荷土壤对重金属的吸附研究论文

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金坛市晶玻实验仪器厂 北京赛多利斯仪器有限公司

2.2试验方法

2.2.1供试土样

本次实验的土壤是取自广东省徐闻县的砖红壤,所有样品均为底层土壤。将采集回来的样品自然风干后,人工拣选样品中的草根、碎石等杂质,再经过研磨,过60目筛;将筛下土壤放在105℃烘箱中烘24小时,取出装在广口瓶中备用。取少量土样,根据国家检测标准,对土样表征其理化性质。

2.2.2土壤基本性质的测定

pH的测定方法:用玻璃电极法测定(土水的比例为1:2.5)。取风干土样10.0g于25mL水中(超纯水),用玻璃棒剧烈搅动1~2min,静置30min。(此时应避免空气中氨或挥发性酸等的影响)。

有机质的测定:准确称取0. 5000g土样于500mL三角瓶中,然后准确加入10mL1.0mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液于土壤样品中,转动瓶子使之均匀混合,然后加入浓H2SO4 20mL,将三角瓶缓慢转动1min,促使混合以保证试剂与土壤充分作用,并在石棉板上放置约30min,加水稀释至250mL,加3~4滴邻菲啰啉指示剂,用0.5 mol/LFeSO4标准溶液滴定至近终点时溶液颜色由绿色变为暗绿色,逐渐加入FeSO4直至生成砖红色沉淀。

土壤阳离子交换量(CEC)的测定:称取存放于广口瓶中的风干土样1.0g(精确到0.01g),将其小心放入100mL离心管中。沿管壁加入少量EDTA—醋酸铵混合液,用带橡皮头玻璃棒充分搅拌,使样品与交换剂混合,直到整个样品呈均匀的泥浆状态。然后加入交换剂,使其总体积达到80mL左右,再用玻璃棒搅拌1—2min,然后洗净带橡皮头的玻璃棒。将离心管在粗天平上成对平衡,对称放入离心机中离心3—5min,转速3000转/min左右,弃去离心管中的上清液。然后将载土的离心管管口向下用自来水冲洗外部,用不含铵离子的95%酒精如前搅拌样品,洗去过剩的铵盐,洗至无铵离子反应为止。最后用自来水冲洗管外壁后,在管内放入少量自来水,用带橡皮头玻璃棒搅成糊状,并洗入150mL开氏瓶中,洗入体积控制在80—100mL左右,其中加2mL液状石蜡(或取2克固体石蜡)、1.0g左右氧化镁。然后在定氮仪进行蒸馏,同时进行空白试验。

2.2.3影响因素实验

超纯水配置一定浓度的硝酸铜溶液(100mg/L),依次取5、6、7、8、9mL的硝酸铜溶液于250mL具塞锥形瓶中,并加入1g土壤样品,然后调节pH(pH

用0.1mol/L KOH和0.1mol/LHNO3来调节)。锥形瓶放入振荡器中振荡,振荡器的条件设置为: r=200r/min, t=2h,T=25℃。振荡完毕后,静置10min,测pH,取上清液,采用马尔文nanoZS90电位仪测定Zeta电位,其余清液过0.45μm滤膜,用紫外分光光度计测定铜离子含量。

根据绘制出的Cu2+的标准曲线,可以测定样品中所含有Cu2+的浓度大小,从而进一步为下面的分析和讨论做准备。

2.2.4吸附热力学研究方法

取供试土样1g置于250mL具塞三角瓶中,加入100mg/L的Cu2+5、6、7、8、9mL,调节pH为5.0±0.2,将塑料瓶放入摇床中,温度控制分别为15、25、35℃,振荡时间为2h,转速为200r/min,取样,测pH,静置15min,取部分上清液,采用马尔文nanoZS90电位仪测定Zeta电位,其余清液过0.45?m膜,用紫外分光光度计测定铜离子含量。

2.2.5吸附动力学研究方法

取供试土样1。0g置于250mL(具塞三角瓶))中,加入100mg/L的Cu2+5mL,调节pH为5.0±0.2,将三角瓶放入摇床中,温度控制为25℃,分别于振荡时间为0、2、5、10、20、30、45min和60、90、120、180、240、360min时,取样,测pH,静置15min,取部分上清液,采用马尔文nanoZS90电位仪测定Zeta电位,其余清液过0.45?m滤膜,用紫外分光光度计测定铜离子含量。

2.3实验分析方法

2.3.1标准曲线

(1)配制浓度为0.1mmol/L 的Cu(NO3)2溶液为标准溶液;

(2)向一系列50 mL比色管中分别加如0,1,2,4,6,8和10mL 铜标准溶液加入蒸馏水稀释到25 mL;

(3)加入80%的氨水调节溶液的pH为9.0左右;

(4)依次向比色管中加入5mL浓度为400g/L的柠檬酸三铵溶液(掩蔽剂),然后加入2mL浓度为2g/L的双环已酮草酰二腙(BCO),再加入5mL氨水和氯化铵缓冲溶液(pH=9),最后加入1mL乙醛,加水至50mL刻度。

(5)将比色管放在温度为50℃的水浴锅中加热10min,冷却至室温,以水为对照,使用紫外分光光度计测其吸光度。

0.9y=1.082x+0.0082R=0.9983 Cu 浓度(mg/L)0.60.32+0.00.00.20.40.60.8Abs图2-1 铜离子标准曲线

根据所测吸光度与铜离子浓度绘制出标准曲线,如图2-1所示。吸光度与铜离子浓度的关系式为:y=1.082x+0.008,相关系数R2=0.9983.相关系数达到两个9,说明该拟合方程可用。

第三章 土壤样品基本性质的表征

3.1 XRF

通过XRF仪器来分析三种土壤的组成成分,结果如表3-1。

表3-1 XRF

组成成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO TiO2 CaO K2O P2O5 MnO NiO Cr2O3 CuO

含量百分比(%)

43.484 21.673 12.589 3.264 1.634 1.423 0.760 0.163 0.155 0.063 0.040 0.021

3. 2零点电位的确定(pHZPC)

土壤的表面电荷是由它自身在水中悬浮液的Zeta电位所决定(pH为2.0-7.0)。采用马尔文nanoZS90电位仪测定Zeta电位。图3-1为 pH对土壤Zeta电位变化的影响。零点电位(pHZPC)是当土壤表面电荷为零时的pH值。从图可知,土壤的零点电位(pHZPC)大约为4.5。

10Zeta potential (?) (mv)50-5-10-153.03.54.04.55.05.56.06.57.0 pH initial

图3-1 pH对Zeta电位的影响

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