As(V)在粉质黏土中的吸附特性研究

作     者：季永新 张文杰 蒋墨翰 

作者机构：中国建筑第四工程局有限公司工程技术研究院(技术中心) 上海大学力学与工程科学学院 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目（41772300） 中建四局科技（CSCEC4B-2020-KT-06） 

主　　题：砷 吸附动力学 吸附等温线 吸附热力学 渗透系数 

摘      要：目前对土中重金属吸附特性的研究多集中在金属阳离子，对As(V)等以阴离子基团形式存在的重金属关注较少。研究了As(V)在粉质黏土中的吸附，并与常见阳离子Pb(II)进行了对比。考虑了土水比、反应时间、溶液浓度、p H和温度对吸附的影响，通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学模型和微细观测试分析了吸附机制，另外研究了吸附As(V)和Pb(II)后土的渗透特性。试验结果表明，As(V)在粉质黏土上的最大吸附量远低于Pb(II);As(V)吸附量随溶液浓度增加线性增加；Pb(II)吸附量随溶液pH增加而增加，而As(V)吸附量在碱性条件下稍有减小。As(V)和Pb(II)的吸附都符合准二阶动力学模型，都是以化学吸附为主，Pb(II)吸附与颗粒内扩散和液膜扩散有关，而颗粒内扩散是砷吸附的主要控速因素；Langmuir模型对As(V)拟合较差，As(V)属于中等难吸附；Pb(II)的吸附是吸热过程，温度高有利于Pb(II)吸附，而As(V)的吸附过程放热，吸附量随温度升高而降低。微观测试表明，粉质黏土对As(V)和Pb(II)的吸附基本发生在晶格以外；吸附Pb(II)后土颗粒团聚导致孔隙变大，而吸附As(V)后土颗粒趋于分散；土中有官能团参与了吸附过程。随着土中重金属含量增加，Pb(II)污染土渗透系数增大，而As(V)污染土渗透系数减小，酸性条件下含重金属的土渗透系数均增大。本文得出吸附机理和参数对研究砷污染具有重要意义。