三種代表性土壤對(duì)多氯聯(lián)苯的吸附機(jī)理比較研究.pdf

1、本文綜述了中國(guó)土壤多氯聯(lián)苯(PolychlorinatedBiphenyls,PCBs)污染現(xiàn)狀和分布規(guī)律,選取中國(guó)西部黃土、中國(guó)東部青紫泥和水稻土三種理化性質(zhì)不同的土壤作為地質(zhì)吸附劑(geosorbents)開(kāi)展吸附機(jī)理研究,從吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的角度,比較三種不同類(lèi)型的土壤對(duì)PCBs的吸附特征和吸附機(jī)理,探討其結(jié)構(gòu)特征與其對(duì)PCBs吸附能力之間的關(guān)系,得到以下研究結(jié)論。
　　 (1)青紫泥和水稻土對(duì)PCBs吸附量大,可作為P

2、CBs良好地質(zhì)吸附劑,而黃土對(duì)PCBs的吸附量較小。
　　 通過(guò)土壤靜態(tài)序批吸附實(shí)驗(yàn),在常溫24h條件下,黃土、青紫泥和水稻土對(duì)Aroclor1260中10種PCBs的吸附基本達(dá)到表觀平衡狀態(tài)。本文研究的三種土壤對(duì)PCBs的吸附能力順序?yàn)?青紫泥＞水稻土＞黃土,與三種土壤有機(jī)質(zhì)含量多少相一致。青紫泥、水稻土和黃土對(duì)PCBs的吸附量分別為1.46×10-1-9.08μg/g,1.37×10-1-77.89μg/g和6.29×10-

3、3-4.24×10μg/g,青紫泥和水稻土的吸附能力分別是黃土的17.64-24.00倍和15.24-21.76倍。青紫泥和水稻土是PCBs良好的地質(zhì)吸附劑;而黃土吸附能力小,可作為PCBs污染區(qū)土壤(青紫泥和水稻土)的覆蓋材料。
　　 (2)PCBs在三種土壤中的吸附均符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散是其吸附過(guò)程中的控速步驟。
　　 通過(guò)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和模型擬合,比較三種動(dòng)力學(xué)方程(準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程、準(zhǔn)二級(jí)

4、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和Elovich方程)對(duì)土壤吸附Aroclor1260中10種目標(biāo)PCBs數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程擬合時(shí)的相關(guān)系數(shù)最高,R2≥0.953;且由該方程計(jì)算出來(lái)的平衡吸附量qe,cal與實(shí)驗(yàn)值qe,exp相吻合,認(rèn)為PCBs在黃土、青紫泥和水稻土中的吸附動(dòng)力學(xué)均符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。黃土、青紫泥和水稻土對(duì)PCBs的吸附均表現(xiàn)出“兩階段”特性,初始的快吸附和隨后的慢吸附階段,這主要是由吸附位點(diǎn)的數(shù)量及吸附位點(diǎn)

5、的強(qiáng)弱決定的。顆粒內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散是土壤吸附PCBs過(guò)程中的控速步驟,共同決定了三種土壤地質(zhì)吸附劑對(duì)PCBs的吸附速率。
　　 (3)在實(shí)驗(yàn)條件下,黃土對(duì)PCBs的吸附呈線(xiàn)性,青紫泥和水稻土則呈現(xiàn)非線(xiàn)性,溫度對(duì)三種土壤吸附量存正負(fù)影響。
　　 應(yīng)用線(xiàn)性等溫方程、Langmuir等溫方程和Freundlich等溫方程對(duì)吸附數(shù)據(jù)擬合的結(jié)果表明,當(dāng)Aroclor1260的濃度為0.10-0.80mg/L時(shí),黃土對(duì)其中10種目標(biāo)P

6、CBs的吸附不能用Langmiur方程和Freundlich方程描述,但符合線(xiàn)性吸附等溫方程(R2＞0.96);而青紫泥和水稻土對(duì)PCBs的吸附則表現(xiàn)出明顯的非線(xiàn)性吸附特征,且對(duì)于每一種目標(biāo)多氯聯(lián)苯而言,其在水稻土中吸附的非線(xiàn)性更大,這兩種土壤對(duì)PCBs的吸附數(shù)據(jù)用Freundlich模型擬合程度最好(R2≥0.92),這可能和土壤中兩相態(tài)(無(wú)定形態(tài)相和濃縮態(tài)相)有機(jī)質(zhì)的相對(duì)含量相關(guān)。
　　 同時(shí),通過(guò)對(duì)△GO、△H0和△S0等

7、熱力學(xué)參數(shù)的比較分析發(fā)現(xiàn),PCBs在三種土壤中的吸附均為自發(fā)過(guò)程(△G0＜0),室溫條件下(22℃),PCBs在三種土壤中吸附的驅(qū)動(dòng)力大小為:青紫泥＞水稻土＞黃土。在所研究的溫度范圍(22-46℃)內(nèi),隨著溫度的升高,青紫泥和水稻土對(duì)PCBs的吸附量略有下降,而黃土對(duì)PCBs的吸附量反而增大,常溫條件下黃土作為PCBs土壤(青紫泥和水稻土)覆蓋層的效果最好。熱力學(xué)參數(shù)△H0進(jìn)一步證明,黃土吸附PCBs是一個(gè)吸熱過(guò)程(△H0＞0),而青紫