几种粘土矿物和粘土对溶液中磷的吸附效果

格式：pdf
大小：201.79 KB
文档页数：5

农村生态环境　2004,20(4):1-5 Rural Eco2Environment 几种粘土矿物和粘土对溶液中磷的吸附效果袁东海1,高士祥1,景丽洁2,尹大强1①,王连生1①　(1.南京大学污染控制与资源化国家重点实验室,江苏南京　210093;2.吉林化工学院环境科学系,吉林吉林　132022)摘要:通过磷等温吸附与饱和吸附后释放试验,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石对溶液中磷的吸附效果及其影响因素。

结果表明,蛭石磷理论饱和吸附量最大,为3473mg・kg-1,其他依次为凹凸棒土、黄褐土、蒙脱土、下蜀黄土和沸石,高岭土磷理论饱和吸附量最低,为554mg・kg-1。

影响粘土矿物和粘土磷理论饱和吸附量的主要因素是钙含量和胶体氧化铁及氧化铝的含量,pH值、阳离子交换量和比表面对磷理论饱和吸附量影响不大,粘土矿物和粘土吸附磷的机制主要为化学吸附。

粘土矿物和粘土磷饱和吸附后释放试验表明其磷释放量很低。

关键词:粘土矿物;粘土;磷;吸附;净化中图分类号:X793;X703;S153 文献标识码:A 文章编号:1001-5906(2004)04-0060-04Phosphorus adsorption of some clay minerals and soils.YUAN Dong2hai1,G AO Shi2xiang1,JING Li2jie2,YIN Da2qiang1,WANG Lian2sheng1(1.S tate K ey Laboratory of P ollutant C ontrol and Res ources Reuse,Nanjing University,Nanjing210093,Chi2 na;2.Department of Environmental Science,Jilin Institute of Chemical T echnology,Jilin132022,China).Rural Eco2Environ2 ment,2004,20(4):60-63,72Abstract:Phosphorus ads orption of kaolinite,m ontm orillonite,attapulgite,vermiculite and zeolite and their affecting factors were studied through experiment on is otherm P ads orption and post2saturation2ads orption P release.Results show that vermiculite is the2 oretically the highest in P saturation ads orption capacity,being3473mg・kg-1and followed by attapulgite,yellow cinnam on s oil, m ontm orillonite and X iashu loess,zeolite and kaolinite.The last is the lowest in theoretic P saturation ads orption capacity,lingering at554mg・kg-1.The P ads orption capacity of these clay minerals and s oils was mainly in fluenced by their contents of reactive Ca,Fe and Al,but it was not much affected by s oil pH value,CEC and specific sur face of the clay minerals and s oils,because the main mechanism of the ads orption is chemical s orption.Meanwhile another experiment on des orption of phosphorus from these clay minerals and s oils saturated with phosphorus was als o conducted.Results show that P release from the clay minerals and s oils after P saturation ads orption was very limited.K ey w ords:clay mineral;clay s oil;phosphorus;ads orption;purification 粘土矿物和粘土是我国重要的非金属矿资源,近些年来,由于粘土矿物和粘土具有优越的表面性能和电化学性质,在环境保护和污染物净化处理技术中得到广泛应用[1]。

一些研究者应用粘土矿物吸附废水中的铵氮以及重金属离子,取得较好的净化效果[2-9]。

此外针对特定的污染物,用改性的粘土矿物进行净化处理,也取得较好效果[10-13]。

对于粘土矿物和粘土净化处理污水中磷污染物的研究,目前报道较少。

本研究以广泛分布于我国的高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石为研究对象,研究其对溶液中磷的吸附效果和机理以及磷饱和吸附后的释放特征,为其在环境保护上有效安全使用提供理论依据。

1　材料和方法1.1　试验材料高岭土、蒙脱土、凹凸棒土分别采自江苏苏州、江宁、六合,蛭石和沸石分别采自河北灵寿和安徽繁昌,黄褐土和下蜀黄土取自南京市郊区,上述材料球磨后过孔径为0.016mm(100目)筛子备用。

其主要矿物成分经X射线衍射分析,高岭土组成成分主基金项目:973计划项目(2002C B412307);南京大学污染控制与资源化国家重点实验室开放基金(N JUESK03005);国家科技攻关计划项目(2003BA808A17-03)收稿日期:2004-02-17①通讯联系人要为高岭石和少量蒙脱石;蒙脱土主要为蒙脱石、少量蛋白石和长石;凹凸棒土主要为凹凸棒石、少量石英;沸石主要为丝光沸石、少量斜发沸石;黄褐土主要为伊利石、高岭石、石英、少量蛭石和蒙脱石;下蜀黄土主要为伊利石、高岭石、石英、少量蛭石和蒙脱石;蛭石主要为蛭石、长石、少量赤铁矿、石英。

1.2　粘土矿物和粘土磷等温吸附试验准确称取上述材料1g(干重)左右3份(平行试验)于50m L塑料离心管中,加入由0.02m ol・L-1 K Cl溶液配制的不同浓度K H2PO4标准溶液25m L,置于恒温摇床,180～190r・min-1、(25±1)℃摇48h 后离心,测上清液K H2PO4浓度,计算磷的吸附量,取平均值绘制磷等温吸附曲线。

1.3　粘土矿物和粘土磷饱和吸附后等温释放试验称取上述试验材料50g左右于250m L塑料离心管中,加入磷浓度为100mg・L-1的K H2PO4标准溶液100m L,置于恒温摇床,180～190r・min-1、(25±1)℃摇2h・d-1,以3d为1周期,3d后离心,测上清液磷浓度,如此反复,直至上清液磷浓度基本不变,将样品风干,准确称取风干的磷饱和吸附试验材料1g左右3份(平行试验)加0.02m ol・L-1K Cl溶液25m L,置于恒温摇床,180～190r・min-1、(25±1)℃摇不同时间后离心,测上清液K H2PO4浓度,计算K H2PO4解吸量,取平均值绘制磷解吸曲线,并根据磷解吸曲线的特征计算磷理论最大解吸量。

1.4　测定方法磷含量用钼锑抗比色法测定[14];矿物组成和全量分别用X射线衍射分析和X射线荧光分析法测定;游离氧化铁、氧化铝含量用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠提取法(DC B法)提取,胶体氧化铁、氧化铝用草酸和草酸铵缓冲液提取[14],2者均用等离子发射光谱法测定,结晶氧化铁、氧化铝由2者之差求得;水溶性钙用蒸馏水浸提,原子吸收法测定; pH值用酸度计法测定[m(固)∶V(水)=1∶1];比表面用氮气吸附,比表面积测定仪测定;羟基释放量用NaF交换,酸碱中和滴定法测定[15];阳离子交换量(CEC)用BaCl2溶液饱和交换法测定[14]。

试验材料的矿物全量和部分理化性质见表1和表2。

表1　供试粘土矿物和粘土的主要矿质元素含量(以氧化物计)T able1　Contents of m ajor elements in clay minerals and soils used in the experiment g・kg-1吸附材料S iO2Al2O3CaO Fe2O3K2O Na2O M gO MnO P2O5高岭土508.3307.67.115.627.30.58.90.610.12蒙脱土653.6152.115.824.69.518.518.20.200.22凹凸棒土584.287.417.760.211.6 1.090.40.650.36蛭石408.5133.125.9137.131.8 4.0145.8 1.100.16沸石748.2107.612.212.244.118.4 1.50.86<0.01黄褐土683.9131.99.453.622.511.815.0 1.000.87下蜀黄土707.0129.08.750.322.712.210.8 1.100.71表2　供试粘土矿物和粘土的部分理化性质T able2　Some physico2chemical properties of some clay minerals and soils used in the experiment吸附材料pH 比表面/(m2・g-1)羟基释放量/(cm ol・kg-1)CEC/(cm ol・kg-1)Fec/(g・kg-1)Feo/(g・kg-1)Alc/(g・kg-1)Alo/(g・kg-1)水溶性钙/(g・kg-1)高岭土7.3912.980.7912.700.750.65 1.110.290.20蒙脱土7.5582.03 3.3591.80 3.40 1.100.80 2.000.55凹凸棒土7.6748.20 5.6130.50 5.40 2.100.50 3.500.50蛭石7.4261.359.85125.30 5.8013.60 4.707.800.87沸石7.82199.70 3.35168.50 2.10 2.100.70 1.100.27黄褐土 6.7734.27 2.1729.6016.10 6.40 3.20 2.700.40下蜀黄土7.1231.57 3.2722.4012.70 3.70 2.80 1.900.32 CEC:阳离子交换量;Fec:结晶氧化铁;Feo:胶体氧化铁;Alc:结晶氧化铝;Alo:胶体氧化铁;pH测定m(固)∶V(水)=1∶1。

不同粘土矿物材料对Pb_2_的吸附特征

研究与探讨不同粘土矿物材料对Pb 2+的吸附特征3王宜鑫　赵斌　汤炎　陈小峰　钱晓晴　封克(扬州大学环境科学与工程学院　江苏扬州225009) 摘　要　探讨了在不同矿物投加量、不同振荡时间、不同Pb 2+浓度、不同矿物颗粒细度和不同pH 条件下,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石3种粘土矿物对Pb 2+的吸附效果。

结果表明:对于具有可膨胀层间的粘土矿物而言,其对溶液中Pb 2+的吸附量不仅仅由单一的阳离子交换量所决定;Pb 2+在矿物表面的吸附过程是个迅速的过程,矿物对Pb 2+的吸附在10min 内即可完成;粘土矿物不同颗粒细度对Pb 2+的去除率有所不同,但考虑到实际应用中的成本问题,并非颗粒越细越好;就试验所采用的3种粘土矿物而言,其对Pb 2+的吸附效果是,钠基膨润土和沸石明显优于膨胀蛭石;较高的pH 有助于粘土矿物对溶液中Pb 2+的吸附,但考虑到实际操作的其他因素,不能把pH 调得过高。

关键词　粘土矿物　Pb 2+　吸附The Absorption of Ch aracteristics of Pb 2+with Different Clay MineralsW ANG Y i 2xin ZH AO Bin T ANG Y an CHE N X iao 2feng QIAN X iao 2qing FE NG K e(Environment Science and Engineering College ,Yangzhou University Yangzhou ,Jiangsu 225009)Abstract In this paper ,the abs orption effect of three clay minerals ,Na 2bentonite ,expansibility vermiculite and zeolite ,on Pb 2+are stud 2ied in different conditions such as the am ount of minerals ,shaking time ,the concentration of Pb 2+,the granularity of minerals and pH value.The results show that the quantity of abs orption by expansibility clay mineral is not just decided by single CEC ;the abs orption of Pb 2+on clay mineral surface is a rapid process ,which is com pleted in ten minutes ;the different granularity of clay minerals have different abs orption ef 2fects on Pb 2+,but it is not the best way considering the cost in actual application.In this study the abs orption effect of Na -bentonite and zeolite on Pb 2+is obviously betterthan expansibility vermiculite ;the higher pH value helps the abs orption of Pb 2+,but the pH value can not be regulated too high considering other factors in actual operations.K eyw ords clay minerals Pb 2+　abs orption 铅是工业废水中主要重金属污染物之一,由于其不能被生物降解,因此各国均将Pb 2+列为水中优先控制的污染物。

粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体净化中的应用

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
448
干方群等 :粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体净化中的应用
2007年 10月
泛的应用。由于具有优越的表面性能和特殊的电化较多 ,其中改性的方法、机理、工艺及条件是人们关注
膨胀 - 收缩性能、可塑性能以及离子交换性能等 ,在体组合而成 ,这类矿物常存在同晶置换 ,一般带有永
污染治理与水环境修复中可以发挥独特的作用 ,例如久负电荷 ,阳离子交换容量较高 ,常见的有蒙脱石、纤
在水体磷素净化方面 ,已经开展了利用天然的或改性的粘土矿物作为新型吸附材料的研究 [ 11～17 ] 。目前国
硅酸盐粘土矿物中除海泡石、坡缕石等少数为层链状及助剂 ,并使其与酸在低温下处理活化 ,蒙脱石则由
外 ,其他均为层状结构 ,其层间包含可交换的无机阳原来的集合体分散成单晶体 ,层间结构发生改变 ,比
离子 ,且有一部分氧原子价露在晶体表面 ,这种特有表面积增大 ,吸附性能也随之提高 [ 32 ] 。
维棒石、蛭石、累托石、伊利石、云母、绿泥石等 ,目前用于富营养化水体净化处理的粘土矿物材料主要包
内外应用于环境治理方面的粘土矿物主要是各种类括前面 4种 ; 1∶1型矿物的单元晶层是一片硅氧四面
型的硅酸盐矿物 ,如蒙脱石、凹凸棒石、海泡石、蛭石、体片和一片铝 (镁 )氧 (氢氧 )八面体组合而成 ,这类
摘要 :磷是引起水体富营养化的主要元素 ,由于粘土矿物具有良好的吸附性能 ,尤其是改性后的粘土矿物吸附效果更为显著 ,利用粘土矿物对磷污染水体进行治理 ,愈来愈受到人们的关注 ,为此就粘土矿物对水体中磷的吸附性能研究进展以及粘土矿物在含磷水体处理中的应用前景进行了归纳、分析和介绍。关键词 :粘土矿物 ;改性 ;吸附 ;磷 ;水体净化中图分类号 : X52 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 2043 (2007)增刊 - 0447 - 07