氟、磷在川西山地黃壤中的吸附-解吸特征研究.pdf

1、氟是人體必需的微量元素，環(huán)境中氟的過量和缺乏都會影響到人體健康，土壤是自然界氟循環(huán)的重要介質(zhì)之一，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，氟會通過施肥進(jìn)入土壤。磷是植物生長的必需營養(yǎng)元素，而磷的生物有效性是影響土壤生產(chǎn)力的重要因子，磷通常作為肥料施入土壤中。磷肥的大量施用和含氟污染水的灌溉是造成農(nóng)業(yè)土壤氟污染的主要因素，因此土壤中磷的遷移和轉(zhuǎn)化與氟污染狀況總是緊密聯(lián)系在一起的。本文以川西山地黃壤為研究對象，采用模擬試驗和選擇溶解方法，研究了氟磷單一體系、

2、共存體系下的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)特征及其影響因素。得到的主要結(jié)論如下：
　　 (1)黃壤對氟的吸附-解吸研究。不同pH體系對氟的吸附量先隨pH的增加而增加，約在pH5.0時吸附量達(dá)最大，其次是pH6.0時的，而pH4.0時吸附量最小。氟吸附量隨時間的延長呈增加趨勢，初始濃度越高，吸附量增加速度越快，其吸附過程分為快速和慢速兩個反應(yīng)階段，平衡時間約為8小時。隨著初始濃度的增大，吸附完成后氟離子的平衡液濃度相應(yīng)地增大，吸附量、凈吸附量

3、、解吸量以及解吸率也呈增加趨勢，吸附平衡液的pH值上升。與原土相比，去除黃壤相關(guān)組分后，對F-吸附降低量由小到大為去無定形氧化鐵/鋁＞去有機質(zhì)＞去游離氧化鐵/鋁，去除游離氧化鐵/鋁后F吸附量差異最明顯。加入TISAB與不加入TISAB時吸附量相差很大，加入情況下吸附量下降。
　　 (2)黃壤對磷的吸附-解吸研究。黃壤對磷的吸附量在低濃度時不受初始溶液pH的影響，高濃度時隨pH的上升而增加，pH6.0吸附量達(dá)最大，而在pH7.0吸

4、附量最小。磷吸附動力學(xué)存在快、慢兩個過程，在10h內(nèi)，加入磷80％以上被吸附，吸附速率較快，而慢速反應(yīng)階段則延續(xù)相當(dāng)長時間。磷初始濃度較低時，黃壤吸附的磷量隨濃度上升增加很快，吸附曲線斜率較大，溶液中的磷大部分被吸附。隨著初始磷濃度增大，土壤吸附磷量隨濃度上升較慢，曲線漸趨平緩。磷吸附量、凈吸附量隨溶液平衡濃度的升高而增加，供試黃壤的磷解吸量、解吸率較低，解吸過程可分快、中、慢3個階段進(jìn)行。與原土相比，黃壤用DCB去除鐵鋁氧化物后，磷的

5、吸附量明顯降低，而用H2O2加熱去有機質(zhì)后吸附量有一定程度的上升。
　　 (3)磷酸根對氟吸附動力學(xué)研究。在磷酸根離子存在條件下，氟的吸附動力學(xué)曲線發(fā)生了明顯變化，但吸附過程仍分為快速和慢速兩個反應(yīng)階段。與對照相比，有磷酸根存在時，快速吸附時間縮短，約在5h內(nèi)完成，當(dāng)磷酸根濃度為10mg/L時，快速吸附階段黃壤對氟的吸附量可達(dá)平衡吸附量的90％，在5h左右吸附達(dá)到平衡，當(dāng)濃度為100mg/L時，可達(dá)平衡吸附量的95％，3h左右達(dá)

6、到平衡，隨后黃壤對氟的吸附量變化趨于平緩。在無磷酸根存在條件下，Elovich方程和雙常數(shù)方程對于黃壤氟吸附動力學(xué)過程的擬合度都非常好，相關(guān)系數(shù)都達(dá)到了0.9以上，其次是拋物線擴散方程，而一級反應(yīng)式和二級反應(yīng)式擬合效果較差。不同濃度磷酸根存在情況下，黃壤對氟的吸附動力學(xué)過程以雙常數(shù)方程的擬合效果最佳，其次是Elovich方程。
　　 (4)氟對磷酸根吸附動力學(xué)研究。黃壤對磷的吸附動力學(xué)均可分為快速和慢速吸附階段。在快速吸附階段，

7、黃壤對磷的吸附量均占了總吸附量的90％以上，表現(xiàn)出了近似于平衡吸附的特征。當(dāng)添加的氟濃度為10mg/L時，不僅沒有阻礙黃壤對磷的吸附，反而磷的吸附量有所增加，只有當(dāng)氟濃度為100mg/L，黃壤對磷的吸附速率才表現(xiàn)為下降趨勢。而在慢速吸附階段，無論添加氟濃度的高低，吸附曲線都顯現(xiàn)出黃壤對磷的吸附量明顯降低。黃壤對磷的吸附量與吸附時間都存在著較好的相關(guān)性，在不添加氟濃度的情況下，吸附數(shù)據(jù)與二級反應(yīng)式方程擬合的最好，達(dá)到了極顯著的相關(guān)性，雙常

8、數(shù)方程和Elovich方程次之，而一級反應(yīng)式擬合效果較差。在不同氟濃度存在下，雙常數(shù)方程和Elovich方程描述的效果較好。
　　 (5)磷酸根對氟吸附熱力學(xué)研究。與對照相比，在氟的初始濃度較低時，黃壤對氟的吸附量都有不同程度的增加，其增加幅度隨加入磷酸根濃度的增加而增加，黃壤氟吸附的增加量與加入的磷濃度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.8以上。而當(dāng)氟的初始濃度為高濃度時，隨著加入磷酸根離子初始濃度的不斷增大，氟的吸附量在此濃度范圍

9、內(nèi)不斷減少。低濃度的磷酸根對氟吸附影響較小，高濃度磷酸根影響顯著。三種吸附等溫方程模型都能較好地描述氟的吸附數(shù)據(jù)，其中，Langmuir方程擬合的r值最高，即相關(guān)系數(shù)最大，擬合程度最佳，F(xiàn)reundlich方程次之，最后為Temkin方程。
　　 (6)氟對磷酸根吸附熱力學(xué)研究。與磷酸根對氟吸附的影響類似，隨著加入氟離子初始濃度的不斷增大，黃壤的磷吸附量有不同的變化，與對照相比，黃壤對磷的吸附量隨著混合液中氟濃度的增大先增加后減

10、少。隨著氟濃度的增加，磷的吸附量又降低。三種等溫吸附式中，以Langmuir方程的擬合度最高，所以本試驗用Langmuir方程來描述磷的吸附特性，可知供試黃壤的吸附能力較強供磷能力較弱，緩沖能力大，土壤貯存磷能力強。Temkin方程和Freundlich方程擬合效果較差。在達(dá)到最大吸附量之前，磷酸根的吸附等溫線的斜率比氟離子大的多。根據(jù)吸附等溫線的理論，磷酸根的吸附有較大的吸附能，它的吸附比氟離子強的多。
　　 (7)氟、磷在黃