紫色土对菲的吸附动力学研究.docx

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1、紫色土对菲的吸附动力学研究（农业与技术杂志）2014年第八期1紫色土对菲吸附动力学特征紫色土对菲的吸附动力学特征如图1所示，在吸附1h以内吸附速率很大，吸附1h时已达平衡吸附量的82%，之后吸附速率逐步下降。吸附动力学所得实验数据分别用表2所给出的吸附动力学方程模拟，分析菲在紫色土中的吸附动力学特征。动力学拟合结果见表3。由表3可得，假二级动力学方程相关系数为0.9916，对紫色土吸附菲的吸附动力学拟合效果最优。判定出紫色土对菲的吸附动力学原理符合假二级动力学。水相中有机物在土壤颗粒的吸附经过主要分为3个阶段，分别为膜扩散、孔扩散和吸附经过，其中，吸附经过的反响速率很快，限制吸附速率的主要是扩

2、散经过。膜扩散和孔扩散在不同体系中对吸附经过的作用是不同的，假二级动力学模型包含了吸附的所有经过，如外部液膜扩散，外表吸附和粒子内扩散等，能更真实全面地反映吸附动力学机制，通过对吸附动力学经过的拟合，得Qe为0.0742mgg-1，与实验所得最大吸附量0.0752mgg-1相近，假二级动力学方程系数k2的值为0.153min-1，表明紫色土对菲的吸附能力很强，吸附经过能在很短的时间内到达平衡，这与试验的真实情况相符合。2紫色土对菲等温吸附特征表4分别为Langmuir和Freundlich等温吸附方程的拟合结果。结果显示Langmuir等温曲线拟合相关系数为0.932，Freundlich等温

3、曲线拟合系数为0.9542，Freundlich方程拟合效果较好，Langmuir方程可得出饱和吸附量为0.3592mg/g，吸附常数k为1.527。Freundlich方程中k代表吸附能力的强弱，1/n表示吸附量随浓度增长的强度，可表示吸附的难易，一般以为1/n2时吸附不易发生，0.11/n0.5时吸附极易发生。紫色土吸附菲的1/n为0.7863，表明吸附较易发生。3紫色土对菲等温解吸特征吸附经过主要分为可逆吸附和不可逆吸附。多数情况下，多环芳烃等有机物的吸附经过中可逆吸附和不可逆吸附同时存在。部分多环芳烃吸附在颗粒物上之后，可能与颗粒物中的某些物质发生键合作用，构成牢固的基团，一般的解吸作

4、用无法使多环芳烃释放，进而导致颗粒物上多环芳烃的残留，也就是常讲的解吸的滞后现象。解吸滞后的程度常用解吸滞后系数HI来衡量。式中：Qead代表当解吸平衡时，水相浓度所对应的吸附平衡曲线上固相的多环芳烃浓度，g/kg。Qedes:代表解吸平衡时固相上的多环芳烃浓度，g/kg。以吸附前初始溶液浓度为横坐标，以解吸百分比(解吸量与吸附量的比值)为纵坐标作图，结果如图2所示。从图2中能够看出，菲在紫色土上的解吸，最大解吸比不到30%，解吸不可逆，存在滞后性，并且随着溶液初始浓度的升高，单位质量紫色土的吸附量增加，其解吸比例增大。解吸经过用Freundlich和Langmuir模型拟合，拟合相关系数分别

5、为0.949和0.8131，Freundlich模型拟合效果较好。通过公式(1)计算不同初始浓度吸附解吸经过的解吸滞后系数，得到结果如表5所示。不难看出，滞后系数随初始浓度的增大而减小，低浓度解吸滞后现象明显强于高浓度。4环境条件对吸附行为的影响4.1温度对吸附行为的影响考察15、25和35下菲在紫色土上吸附行为的变化情况，如图3所示。结果表明，随温度升高，紫色土对菲的吸附量降低。有机物在土壤上的吸附遭到多种力的作用，吸附行为的产生主要遭到范德华力、氢键力、离子键力、偶极间力和化学吸附力等共同作用9。吸附作用主要分为物理吸附和化学吸附，化学吸附受温度影响较大。很多研究表明，多环芳烃在土壤上的吸

6、附作用以物理吸附为主，为放热反响，吸附量随温度的升高而降低。利用Gbbis方程能够计算温度对平衡吸附系数的影响。式中G为吸附的标准自由能的改变量，H为标准吸附热，S为吸附的标准熵变量，R为气体常数，T为绝对温度，K为平衡吸附系数。若不考虑温度对H和S的影响，则lnK与1/T近似线性关系。将lnK和1/T作图得图4。线性回归方程及其参数见表6。H为-37.21kJmol-1，吸附反响为放热反响。VonopenB等10测定了各种作用力引起的吸附热的范围见表7，可推断出吸附反响遭到氢键力或配位基交换作用。4.2pH对吸附行为的影响调节吸附体系的pH分别为3、4、5、6、7、8、9，考察不同pH环境条

7、件下，菲在紫色土中的吸附行为，所得结果如图5所示。当pH为7时，吸附量到达最小值；pH7时，随着pH的增大吸附量减小；pH7时，吸附量迅速增大。揣测吸附量随pH变化的原因，pH7时，在天然土壤中H+增加打破了亲水性离子的水合作用，土壤外表水膜遭到毁坏，被占据的吸附位显露出来，加强了土壤对有机污染物的吸附作用。在pH7的碱性环境中，原溶液中的一部分Ca2+可与OH-结合，其溶解度远小于CaCl2，水中Ca2+浓度减小，使有机质由絮凝状态变为吸附的聚集体，提高了有机质的吸附效果11。5结论紫色土对多环芳烃菲的动态吸附可在24h内到达平衡，且初始阶段吸附速率非常大，可在1h内到达平衡吸附量的80%以上，之后吸附速率明显下降直至到达吸附平衡。吸附动力学符合假二级动力学模型，拟合相关系数可达0.99以上。菲在紫色土上的等温吸附25Freundlich和Langmuir模型拟合效果均较为良好，且Freundlich优于Langmuir模型。菲在紫色土上的解吸行为符合Freundlich模型，且解吸经过存在明显的滞后现象，吸附经过以不可逆吸附为主。菲在紫色土上的吸附量在酸性及碱性环境下均有增大的趋势。