刘 伟,张 洋,孟昭福,3*,李文斌,任 爽 (.西北农林科技大学资源环境学院,陕西 杨凌 7200；2.新疆工程学院化学与环境工程系,新疆 乌鲁木齐 83009；3.西北农林科技大学农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西 杨凌 7200；.西华师范大学环境科学与工程学院,四川 南充 637009)

重金属和有机污染修复研究是环境治理领域的重点[1-5].表面活性剂[6]可将污染物固定,降低其活动性和植物有效性,减少植物对其吸收,因此采用不同种类和组成的表面活性剂修饰黏土矿物或土壤增强对有机、重金属污染吸附能力,对于保护土壤生态环境、地下水资源和人体健康具有十分重要的意义.

国内外有阳离子[7-8]、双阳离子[9-10]、阴-阳离子[11-14]、阳-非离子[15]表面复配修饰及其他复配[16-17]修饰以增强土壤或黏土矿物对有机或重金属吸附能力的报道.采用两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰黏土矿物或土壤[18-19],可以同时吸附有机和重金属,研究表明[20],两性修饰膨润土对苯酚、Cd2+、CrO42-的吸附能力比未修饰膨润土分别增强3.34～8.14倍、1.30～1.42倍和4.99～5.48倍.但其对有机污染物的吸附能力弱于阳离子型修饰土[9,21-22].为了进一步提高修饰土对有机、重金属污染物的吸附性能,两性复配修饰可以提高修饰土有机碳含量、正负电荷量,从而提高其对复合污染的吸附能力[23-24],并且课题组前期研究也表明,两性复配修饰土中的修饰剂难于解吸进入环境,不会造成二次污染.本课题组[25]研究表明,两性-阴离子复配修饰膨润土对Cd2+吸附效果比原土和两性修饰土分别提高3.20～4.42倍和 2.46～3.10倍,吸附量随离子强度的增大而减小,pH对吸附影响不大,温度对复配修饰土吸附Cd2+起抑制作用.

由于黏土矿物组成比较单一,对黏土矿物进行两性复配修饰可以探明其修饰机制和吸附效应之间的关系,因此目前以黏土矿物为主的两性复配修饰研究开展较多.而土壤是一个氧化物、矿物质和有机质等构成的复合体,若将黏土矿物两性复配修饰的研究理论应用于土壤,研究土壤修饰机制是否和黏土矿物具有一致性,以及土壤黏土矿物修饰后对污染物的吸附是否受土壤其他成分的影响,这些关键性问题的解决对于土壤污染的修复研究具有重要意义.因此将两性复配修饰黏土矿物吸附污染物最佳修饰比例应用到实际土壤中,不但能研究其和黏土矿物的修饰机制是否具有一致性,而且能探明两性复配修饰黏土矿物和两性复配修饰实际土壤对污染物吸附效应的差异性,同时能对比分析不同修饰基质对污染物吸附能力的变化.但目前此方面尚未见到研究报道.

本文在前期研究得到的BS-12+SDS复配修饰膨润土吸附Cd2+的最佳修饰比例[25]基础上,选择用黏粒矿物组成以蒙脱石为主[26]的黄棕壤作为修饰基质,制备了2个系列的BS-12+SDS复配修饰黄棕壤,初步对比研究了两性-阴离子复配修饰黄棕壤对 Cd2+的吸附特征及离子强度、pH和温度等因素对复配修饰黄棕壤吸附 Cd2+的影响,并对修饰比例进行调整验证了膨润土吸附Cd2+的最佳修饰比例能否应用于黄棕壤,旨在为两性复配修饰土用于环境中重金属污染的修复研究提供理论和应用依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 供试土样 供试土样为基岩母质的黄棕壤,采自陕西省安康市石泉县境内,共采集了2种土样,其中1号土采于两河镇吴家梁,2号土采于饶峰镇饶峰关,海拔均在 900～1500m 之间,采集深度为0～50cm. 2种土样均风干,过1mm尼龙筛.供试土样基本理化性质见表1.

两性表面修饰剂采用十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12,下文以 BS或 BS-12表示,AR,天津兴光助剂厂生产);阴离子型表面修饰剂采用十二烷基磺酸钠(SDS,CP,阿拉丁);重金属Cd2+溶液采用八水合三硫酸镉配制(3CdSO4·8H2O,AR,福晨化学试剂厂).

表1 土样基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of the soils

1.1.2 黄棕壤的复配修饰 (1)黄棕壤修饰比例的换算：课题组研究[25]表明,膨润土经 100%CEC的BS和150%CEC的SDS(100BS+150SDS)复配修饰后对Cd2+的吸附效果最佳.在此基础之上,根据黄棕壤的CEC和黄棕壤中蒙脱石含量,以及钠基膨润土的CEC(1003.32mmol/kg),通过文献[27]中式①将膨润土吸附 Cd2+最佳修饰比例[25]换算成黄棕壤两性复配修饰比例,并对复配修饰后的SDS比例进行20%范围上下调整,以验证黏土矿物最佳修饰比例能否应用于黄棕壤.

(2)修饰黄棕壤的制备：BS修饰黄棕壤和BS+SDS复配修饰黄棕壤均采用湿法[28]制备.

1.2 实验设计与方法

1.2.1 实验设计 吸附实验按照等温平衡吸附法进行.Cd2+浓度设 5,10,20,50,100,200,300,400,500μg/mL 9个浓度梯度,溶液均含一定浓度KNO3作为背景离子,每个处理设 3个重复.吸附后使用0.05mol/L CaCl2溶液解吸1次.

(1)供试土样总有机碳(TOC)、X 射线衍射(XRD)和阳离子交换量(CEC)：1号黄棕壤复配修饰比例为 215BS+322SDS,以未修饰 CK1、215BS修饰土为对照;2号黄棕壤复配修饰比例为 33BS+49SDS,以未修饰 CK2、33BS修饰土为对照.

(2)最佳修饰比例的验证：1号黄棕壤最佳修饰比例为 215BS+322SDS,比例上下调整为215BS+279SDS和215BS+ 365SDS;2号黄棕壤最佳修饰比例为33BS+ 49SDS,比例上下调整为33BS+42SDS和33BS+ 55SDS.

(3)吸附影响因素：选取 2种黄棕壤 CK1和CK2、215BS、33BS、215BS+322SDS和33BS+49SDS修饰土样为供试土样.修饰后各供试土样中 BS、SDS的实际含量经过测定,215%BS、33%BS、322% SDS和49%SDS在土样中的实际吸附量分别为 CK原土 CEC的77.44%、27.63%、207.07%和20.34%.

温度影响分别设为20,30,40℃,pH值为7,支持电解质KNO3浓度为0.1mol/L;KNO3浓度影响分别设为 0.05,0.1mol/L和 0.5mol/L,温度为30℃,pH值为7;污染物溶液pH值分别设为3、5和 7(酸性条件是考虑到 Cd2+在碱性条件下易沉淀,本实验 Cd2+最高浓度值低于 pH值范围内可产生沉淀的临界浓度值),温度为30℃,KNO3浓度为0.1mol/L.

1.2.2 实验方法 Cd2+在黄棕壤各供试土样中的吸附以Batch法进行.各称取0.5000g供试土样于9只离心管中,加入20.00mL上述不同浓度梯度的 Cd2+溶液,以水浴控制温度,恒温振荡24h,4000r/min离心分离.取上清液测定Cd2+浓度,然后以差减法计算土样对 Cd2+的平衡吸附量.Cd2+在黄棕壤各供试土样中的解吸量采用文献[28]中的解吸方法.

吸附及解吸上清液中 Cd2+采用 HITACHI Z-5000型原子吸收分光光度计以火焰法测定.

有机碳含量采用重铬酸钾-硫酸亚铁滴定法测定(GB/T17378.5-1998);X 射线衍射(XRD)分析采用德国Bruker公司的D8ADVANCE型号衍射仪,实验条件为：铜靶Kα射线源(λ=0.15418nm),Lynx Exe陈列探测器,电压 40Kv,电流 40mA,扫描步长 0.02°,扫描速度 17.7s/步,扫描范围 4～70°.

1.3 数据处理

吸附等温线采用Langmuir模型[29]拟合,表达式见式(1)-1式中：q为平衡吸附量(mmol/kg);c为溶液中Cd2+平衡浓度(mmol/L); qm为土样对 Cd2+的最大吸附量(mmol/kg);b为土样对 Cd2+的吸附表观平衡常数,可以衡量吸附亲和力大小.模型拟合采用 CurveExpert1.4拟合软件以逐步逼近法非线性拟合.

供试土样层间距以 Bragg方程计算[30-31],表达式为式(2)2dsinθ=λ (2)式中：d是层间距,θ是衍射角,λ是入射光波长,为0.154nm.

2 结果与分析

2.1 土样有机碳含量、阳离子交换量和X射线衍射(XRD)分析

图1XRD图谱结果表明,1号黄棕壤黏土矿物蒙脱石衍射峰的峰强高,峰型明显;而2号黄棕壤黏土矿物蒙脱石和伊利石衍射峰的峰强均较高,峰型均较明显.

单一BS修饰黄棕壤后,2种黄棕壤的蒙脱石衍射峰(2θ在2～8°之间)和相应CK相比均基本无移动,层间距(d001)和相应CK相比均基本不变,说明蒙脱石含量不同的 2种黄棕壤对于两性修饰剂的修饰方式影响不大(表2),同时也证实BS对2种黄棕壤均不是以插层方式[32]进行修饰.与BS修饰膨润土(图1c)[20]相比较,BS修饰膨润土衍射峰较其 CK向左移动明显,层间距由未修饰膨润土的1.43nm增加到1.75nm,说明BS通过插层方式进入到膨润土层间,使膨润土层间膨胀,显示出2种黄棕壤和膨润土的BS修饰机制不同.

BS+SDS复配修饰黄棕壤后,2种黄棕壤的蒙脱石衍射峰(2θ在2～8°之间)和相应CK相比均移动甚微,层间距和相应CK相比均基本不变.与BS+SDS复配修饰膨润土(图1c)[20]相比较,复配修饰膨润土的衍射峰较其 CK向左移动明显,但较 BS修饰膨润土却向右移动,层间距由未修饰膨润土的1.43nm增加到1.59nm,和2种黄棕壤复配修饰机制不同.

以上结果显示,BS修饰和BS+SDS复配修饰蒙脱石含量不同的 2种黄棕壤显示出相似的修饰特征,但均与膨润土表现出不同的修饰机制.

图1 黄棕壤和膨润土XRD衍射Fig.1 XRD spectra of original and modified soils a.1号黄棕壤;b.2号黄棕壤;c.膨润土

2种黄棕壤随总修饰比例的增大,TOC含量均逐渐升高,呈 BS+SDS＞BS＞CK 高低顺序(表2).TOC含量比较上,由CK、BS修饰到BS+SDS复配修饰,1号黄棕壤分别是2号黄棕壤的1.24倍、2.41倍和2.40倍,可见和2号黄棕壤相比,1号黄棕壤各供试土样的TOC含量均较高.

膨润土与黄棕壤TOC含量[20]比较上,BS修饰膨润土分别是1号、2号BS修饰黄棕壤的5.06倍和12.18倍,BS+SDS复配修饰膨润土分别是1号、2号BS+SDS复配修饰黄棕壤的4.89倍和11.71倍,可见2种修饰黄棕壤的TOC含量均低于相对应的修饰膨润土.上述TOC结果显然与黄棕壤的蒙脱石含量及其CEC有关.

表2 土样TOC、CEC和层间距Table 2 Total Organic Carbon content, CEC and Interlayer spacing of original and modified soils

2种黄棕壤各供试土样 CEC均呈 BS+SDS＞CK＞BS的高低顺序(表2).CEC含量比较上,由CK、BS修饰到BS+SDS复配修饰,1号黄棕壤分别是2号黄棕壤的1.09倍、0.71倍和1.10倍,可见 1号黄棕壤CK1、BS+SDS复配修饰土的CEC含量均高于2号黄棕壤的CK2、BS+SDS复配修饰土,而2号黄棕壤BS修饰土的CEC含量高于1号黄棕壤BS修饰土.

2.2 Cd2+在黄棕壤各供试土样中的吸附

黄棕壤各供试土样对 Cd2+的吸附等温线见图2.Cd2+在供试土样中的吸附等温线均呈L型,在实验浓度范围内吸附均未达到最大值,且等温线变化趋势与对Cd2+最大吸附量qm的高低顺序相同,与复配修饰膨润土[25]吸附 Cd2+一样.采用Langmuir模型对等温线进行拟合,结果见表3,拟合的相关系数r均达到极显著水平(P＜0.01),说明供试土样吸附Cd2+符合Langmuir等温吸附模型.

2.2.1 Cd2+在复配修饰黄棕壤中的吸附与解吸特征 由图2吸附等温线可以看出,2种黄棕壤各供试土样对 Cd2+的平衡吸附量 q分别呈现215BS+322SDS＞215BS＞CK1 和 33BS+49SDS＞33BS＞CK2高低顺序.

由表3Langmuir模型拟合的最大吸附量qm值可见,215BS和33BS两性修饰黄棕壤的qm分别是其相应CK的1.57倍和1.64倍;SDS复配修饰黄棕壤后,215BS+322SDS和33BS+49SDS复配修饰黄棕壤的qm分别是其相应CK的3.64倍和4.31倍,是BS修饰黄棕壤的2.32倍和2.63倍.这一结果表明BS两性修饰黄棕壤提高了黄棕壤对Cd2+的吸附能力,进一步以SDS复配修饰能显著提高其对Cd2+的吸附能力.

图2 黄棕壤对Cd2+的吸附等温线Fig.2 Adsorption isotherms of Cd2+ on original and modified soils

与本课题组前期膨润土研究结果比较[25],膨润土原土(CK3)的 qm是黄棕壤原土的 4.00～6.26倍;BS修饰膨润土的qm是相应修饰黄棕壤的3.63～5.44倍;BS+SDS复配修饰膨润土的qm是相应复配修饰黄棕壤的4.85～6.41倍.显然 两性及其复配修饰黄棕壤对Cd2+的吸附能力弱于膨润土.

2种黄棕壤吸附能力,由 CK、BS修饰到BS+SDS复配修饰,1号黄棕壤分别是2号黄棕壤的1.57倍、1.50倍和1.32倍.可见和2号黄棕壤相比,1号黄棕壤各供试土样吸附Cd2+的能力较大.

Cd2+在供试土样上的吸附量与解吸量的关系见图3.可见,2种黄棕壤各供试土样的解吸量均随着吸附量的增加而增加,说明吸附量越大,解吸量也越大.

Cd2+在 2种黄棕壤各供试土样上的解吸率均随着土样总修饰比例的增大而增大.2种黄棕壤CK的解吸率平均值分别为9.14%和7.48%;BS修饰土的解吸率平均值分别为 9.78%和 8.10%;BS+SDS复配修饰土的解吸率平均值分别为14.19%和12.33%.

图3 Cd2+吸附量和解吸量关系Fig.3 Cd2+ adsorption and desorption amount relation

2.2.2 黄棕壤最佳复配修饰比例的验证 调整黄棕壤复配修饰比例后,由图4吸附等温线可以看出,2种黄棕壤复配修饰土的平衡吸附量q分别呈现 215BS+322SDS＞215BS+279SDS＞215BS+365SDS;33BS+49SDS＞33BS+42SDS＞33BS+55SDS高低顺序.

由表 3Langmuir模型拟合的最大吸附量qm值可见,215BS+322SDS复配修饰黄棕壤的qm分别是215BS+279SDS、215BS+365SDS复配修饰黄棕壤的 1.75倍和 1.63倍;33BS+49SDS复配修饰黄棕壤 qm分别是 33BS+42SDS、33BS+55SDS复配修饰黄棕壤的1.74倍和1.55倍.

证实由本课题组前期研究[25]的膨润土对Cd2+吸附的最佳修饰比例换算的 2种复配修饰比例,应用在2种蒙脱石含量不同的黄棕壤中,对Cd2+的吸附效果依然表现最好.

图4 黄棕壤复配修饰比例调整后对Cd2+的吸附等温线Fig.4 Adsorption isotherms of Cd2+ after proportion adjustment

表3 30℃时黄棕壤对Cd2+吸附的Langmuir拟合参数Table 3 Langmuir fitting parameters of Cd2+ adsorption on original and modified soils at temperature 30℃

2.2.3 离子强度、pH值对黄棕壤吸附Cd2+的影响 离子强度和pH对2种黄棕壤吸附Cd2+的影响均见图5.在 0.05～0.5mol/L KNO3浓度范围,2种黄棕壤各供试土样在不同离子强度处理下均显著差异,且对Cd2+的吸附量,由CK、BS修饰到BS+SDS复配修饰,1号黄棕壤分别减少了36.63%、24.18%和19.41%;2号黄棕壤分别减少了 48.49%、29.29%和 20.59%.结果表明,黄棕壤对Cd2+的吸附量均随KNO3浓度增大(离子强度增大)而减小,且减小幅度较大.

在pH值3.00～7.00范围,2种黄棕壤CK在 不同pH值下无显著差异;215BS修饰土在pH=3和pH=7时差异显著,33BS修饰土在不同pH值下无显著差异;215BS+322SDS复配修饰土在不同pH值下显著差异,33BS+49SDS复配修饰土在pH=3时和其余处理差异显著.各供试土样对Cd2+的吸附量,由CK、BS修饰到BS+ SDS复配修饰,1号黄棕壤分别增加了 3.39%、4.70%和5.26%;2号黄棕壤分别增加了 2.11%、4.07%和4.44%.结果表明,黄棕壤对 Cd2+的吸附量均随着pH值的升高有所增加,但增加幅度较小.

2.2.4 温度对黄棕壤吸附 Cd2+的影响 根据Cd2+的温度效应比[27](40℃吸附量/20℃吸附量)考察其温度效应见图6.选取 20,40℃吸附等温线上平衡浓度较大时的平衡吸附量进行比较,差异较明显,更能反映出温度对吸附的影响.

图6 温度对Cd2+吸附的影响Fig.6 Effect of temperature on Cd2+ adsorption a.1号黄棕壤;b.2号黄棕壤

2种黄棕壤CK、BS修饰土的Cd2+温度效应比值均大于 1.0,呈升温正效应;BS+SDS复配修饰土的 Cd2+温度效应比值均小于 1.0,呈升温负效应.温度效应曲线呈现 CK＞BS＞BS+SDS高低顺序,表明2种黄棕壤经BS修饰及与SDS复配修饰后,Cd2+吸附的温度效应由 CK的升温正效应逐渐转向BS+SDS复配修饰的升温负效应,说明2种BS修饰黄棕壤复配SDS后,对Cd2+的吸附由吸热过程转向放热过程,即温度增加,SDS对BS修饰黄棕壤吸附 Cd2+起抑制作用,和膨润土修饰土[25]吸附Cd2+的温度效应具有一致性.

2.3 讨论

黄棕壤经BS单一修饰和BS+SDS复配修饰时,土样组成中的黏土矿物(蒙脱石、伊利石等)、有机质均有可能与修饰剂相结合,且结合的方式可能具有多样性.由表2看出,2种黄棕壤BS修饰土和BS+SDS复配修饰土的TOC含量和其相应CK相比均有不同程度的增加,说明BS、SDS表面修饰剂吸附在了黄棕壤上.

1号黄棕壤的无机组分中,由于蒙脱石的含量较高,因此对其进行 BS单一修饰及 BS+SDS复配修饰时,按蒙脱石含量加入的修饰剂的量也较多.但从图1XRD图谱看出,黄棕壤中蒙脱石对于BS修饰剂的修饰方式影响不大,这是由于BS修饰黄棕壤时,其负电荷基团与蒙脱石层间负电荷之间斥力的作用,使其难以进入蒙脱石层间,而易于吸附到蒙脱石的外表面或其他组分相对较易的吸附点位上.而膨润土的主要成分为蒙脱石,由于内表面的大电荷密度和比表面对正电荷的吸附,抵消了 BS的负电荷基团与蒙脱石层间负电荷之间斥力的作用,使其易于进入蒙脱石层间.

SDS复配修饰黄棕壤时,由于SDS为阴离子表面活性剂,其产生的负离子作用和蒙脱石层间的负电荷之间的静电斥力,使其难以进入蒙脱石层间,而更容易与BS结合到蒙脱石或有机质表面.而SDS复配修饰膨润土时,由于BS通过阳离子交换与膨润土层间的负电荷点位结合,其负电荷端和SDS负离子的静电斥力作用,使SDS更容易通过疏水碳链与BS结合在蒙脱石表面.可见虽然黄棕壤和膨润土在SDS复配修饰时,均与BS结合在蒙脱石的表面,但修饰机制有着显著的不同.

由于蒙脱石不是 2号黄棕壤的主要黏土矿物,因此按蒙脱石含量加入的BS和SDS较少,对其进行BS单一修饰及BS+SDS复配修饰时,黄棕壤中其他具有负电荷点位的组分更容易影响BS和SDS修饰剂.从图1XRD图谱的结果也证实了BS和SDS对蒙脱石的修饰影响较小,而可能修饰到黄棕壤其他成分上.

本课题组在 BS+SDS复配修饰膨润土的研究中证实,BS修饰膨润土[21-22]通过BS表面修饰剂的羧基等负电荷点位以及膨润土自身剩余负电荷吸附 Cd2+,且通过羧基上孤电子对原子络合Cd2+,增强了对Cd2+的吸附能力.2种BS修饰黄棕壤对Cd2+的最大吸附量qm均比其未修饰原土增加,且对Cd2+吸附呈升温正效应,说明2种黄棕壤BS修饰土向外伸展的负电荷端以及黄棕壤未被BS修饰,自身剩余的负电荷,均可通过静电引力吸附溶液中的 Cd2+,另外 BS分子也可构成五元环络合吸附Cd2+,因此2种BS修饰黄棕壤均通过表面络合和静电引力共同对 Cd2+进行吸附.由于 BS疏水碳链增加了黄棕壤表面的 TOC含量,BS修饰黄棕壤表面的疏水性增强,对亲水性Cd2+吸附的亲和力下降,导致其对 Cd2+吸附强度b值小于CK土样.

SDS复配修饰膨润土[25]主要通过表面负电荷的静电作用和离子交换吸附机制对 Cd2+进行吸附.2种复配修饰黄棕壤的 CEC与 qm均比其CK、BS修饰黄棕壤高,对 Cd2+吸附均呈升温负效应,说明SDS复配修饰黄棕壤,SDS主要通过长碳链与BS长碳链形成的有机相以疏水键形式结合在蒙脱石表面,或长碳链与黄棕壤有机质相结合,二者均增加了黄棕壤表面的负电荷吸附点位,通过静电引力对 Cd2+吸附能力增大.由于复配修饰黄棕壤表面疏水层厚度的增加,对亲水性 Cd2+吸附的亲和力进一步下降,导致其吸附强度 b值均小于BS修饰黄棕壤.

2种修饰黄棕壤对 Cd2+的吸附能力显然与土样中BS和SDS的加入量有关,而决定修饰剂的增加量以及与土样结合程度强弱的主要因素为土样的CEC参数.

Cd2+在 2种黄棕壤复配修饰土中的解吸程度略高于CK和BS修饰土.这主要是由于在不同供试黄棕壤中,Cd2+的解吸主要以离子交换为主.随修饰程度增加,即由BS修饰到BS+SDS复配修饰,修饰土样表面的疏水性有所增强,对亲水的Cd2+具有一定的排斥,因此负电荷点位结合 Cd2+的强度有所下降,这一点可为表3中Langmuir模型拟合的吸附强度 b值随修饰程度增加而减小所证实,因此使得Cd2+与Ca2+的交换反应易于进行.这也与刘源辉等[28]的研究结果相一致.

pH 值的升高使溶液中 H+浓度降低,减弱了H+对 Cd2+的竞争吸附,同时也使 CK 表面和 BS分子的羟基或羧基负电荷基团电离,使负电性增强,导致Cd2+电性引力增加,但土样对Cd2+的吸附量增加幅度较小.主要在于2种黄棕壤原土的pH值为 5.05和 5.46,且测得两性及复配修饰土 pH均在6左右,不同pH值的Cd2+溶液与各土样混合吸附平衡后悬液pH均在5～6之间,变化不大,导致各修饰土在不同pH Cd2+溶液中对Cd2+的吸附量差异不大.KNO3浓度的增大使溶液中 K+浓度升高,增加了 K+对 Cd2+的竞争吸附,导致电性引力对Cd2+的吸附能力减弱.且2种黄棕壤各供试土样随pH值、离子强度增大而吸附量变化的规律和膨润土各供试土样[25]具有一致性.上述实验事实佐证了 2种黄棕壤主要通过静电引力对Cd2+进行吸附,和膨润土吸附Cd2+具有共性.

3 结论

3.1 在BS+SDS复配修饰膨润土吸附Cd2+最佳修饰比例基础上制得的两性复配修饰黄棕壤,和两性复配修饰膨润土相同,对Cd2+的吸附能力依然最佳,Cd2+平衡吸附量呈 215BS+322SDS＞215BS＞CK1和33BS+49SDS＞33BS＞CK2高低顺序;Langmuir适合描述Cd2+在2种黄棕壤中的吸附特征.

3.2 2种黄棕壤各修饰土的层间距和其未修饰原土相比,均未发生变化;各供试土样 TOC含量均呈 BS+SDS＞BS＞CK 顺序,随总修饰比例的增大而升高;CEC均呈BS+SDS＞CK＞BS顺序.

3.3 离子强度的增大减弱了黄棕壤修饰土对Cd2+的吸附,pH值对黄棕壤修饰土吸附Cd2+的影响不大,SDS复配修饰后,2种黄棕壤的温度效应由CK、BS修饰土的升温正效应向BS+SDS复配修饰土的升温负效应转变,和膨润土修饰土的变化规律相同.

3.4 不同蒙脱石含量的土壤对于两性及两性-阴离子复配的修饰方式影响均不大,土样CEC是吸附Cd2+产生差异的根本原因.

3.5 Cd2+的解吸量随吸附量增加而增大,在2种黄棕壤复配修饰土中的解吸程度高于CK和BS修饰土.

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致谢：本实验的现场采样是在李忠强的帮助下完成,在此表示衷心的感谢.