許秀云

摘 要：通過(guò)分析國(guó)內(nèi)發(fā)表的多篇根據(jù)不同物質(zhì)、不同類型的吸附劑對(duì)重金屬競(jìng)爭(zhēng)吸附的各方面的研究成果及理論文章，筆者對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性的問(wèn)題進(jìn)行了匯總分析。因與自身工作崗位息息相關(guān)，筆者特借本文對(duì)研究分析結(jié)果予以表述，并對(duì)競(jìng)爭(zhēng)吸附的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：吸附劑 ;重金屬離子;競(jìng)爭(zhēng)吸附

1 ?前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境中重金屬對(duì)人類健康構(gòu)成的潛在威脅已越來(lái)越多地引起了廣泛關(guān)注。許多國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)重金屬在土壤、水、巖石等上的吸附行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同金屬離子對(duì)土壤、水、巖石等存在競(jìng)爭(zhēng)吸附。本文主要綜述了國(guó)內(nèi)發(fā)表的詳細(xì)論述根據(jù)不同物質(zhì)、不同類型的吸附劑對(duì)重金屬競(jìng)爭(zhēng)吸附的各方面的研究成果。

2 不同物質(zhì)中不同類型的吸附劑對(duì)重金屬競(jìng)爭(zhēng)吸附的研究成果

2.1水中不同類型的吸附劑對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性研究成果

天然水體是自然界受重金屬污染的主要生態(tài)系統(tǒng)之一。進(jìn)入水體的重金屬污染物絕大部分以一定速率沉積于底泥當(dāng)中。在這一過(guò)程中，吸附作用對(duì)水體中重金屬的形態(tài)分布、遷移轉(zhuǎn)化、歸宿以及水體重金屬污染的控制等都起到了十分重要的作用。

2.2不同土壤對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性的研究成果

污水灌溉、污泥的土地利用、農(nóng)藥化肥的施用、冶煉等人類活動(dòng)使大量的重金屬元素進(jìn)入土壤，造成土壤重金屬元素的復(fù)合污染。進(jìn)入土壤的重金屬可以被植物吸收，進(jìn)入食物鏈，也可在一定的條件下向下遷移污染地下水，威脅生態(tài)環(huán)境的平衡和人類健康。吸附是重金屬元素在土壤中積累的一個(gè)主要過(guò)程，是個(gè)溶質(zhì)由液相轉(zhuǎn)移到固相的物理化學(xué)過(guò)程，其決定著重金屬在土壤中的移動(dòng)性、生物有效性和毒性。許多國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)重金屬在土壤上的吸附行為進(jìn)行了較為深入的研究，發(fā)現(xiàn)不同金屬離子對(duì)土壤表面存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，并分析研究了競(jìng)爭(zhēng)吸附的作用機(jī)理。張金池等采用等溫吸附法，研究了重金屬銅、鉛、鎘、鎳在膨潤(rùn)土中的吸附特征。結(jié)果表明膨潤(rùn)土對(duì)銅、鉛的吸附明顯強(qiáng)于鎘、鎳，吸附強(qiáng)度大小順序?yàn)镻b2+>Cu2+>Ni2+>Cd2+。其中雙組分競(jìng)爭(zhēng)吸附表明，由于Pb2+、Ni2+、Cd2+的存在使黏土礦物對(duì)Cu2+的吸附產(chǎn)生不同程度的影響。100mg/LCu2+對(duì)Pb2+影響較小，卻能完全抑制黏土礦物對(duì)Cd2+和Ni2+的吸附。

2.3天然沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性的研究成果

由于沸石獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，沸石施入土壤中，可以增加土壤對(duì)銨離子、鉀離子等陽(yáng)離子的吸附能力，減少養(yǎng)分損失，提高肥料利用率;鈍化土壤中的重金屬離子，降低其生物有效性。胡克偉等以天然沸石為吸附劑，以Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+4種重金屬離子的混合溶液體系為吸附質(zhì)，開(kāi)展了天然沸石對(duì)重金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)性吸附特性。結(jié)果表明，與單一離子體系比較，沸石在競(jìng)爭(zhēng)體系中對(duì)Cd2+、Zn2+ 、Cu2+、Pb2+4種重金屬離子的吸附量均呈下降的趨勢(shì)。競(jìng)爭(zhēng)體系下，其它重金屬離子的存在顯著地抑制了沸石對(duì)Cd2+的吸附，而對(duì)Pb2+的吸附幾乎沒(méi)有影響。天然沸石對(duì)4種重金屬離子的富集系數(shù)，其大小順序依次為Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。

2.4生物吸附對(duì)重金屬子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性的研究成果

生物吸附法是利用生物體或其衍生物吸附廢水中的金屬離子。生物吸附作為處理重金屬污染的一項(xiàng)新技術(shù)，在工業(yè)或?qū)嶋H技術(shù)運(yùn)用中，固定化微生物與自由的懸浮細(xì)胞相比，有很多優(yōu)點(diǎn)。朱一民等以Mycobacterium phlei菌為吸附劑，以Pb2+，Zn2+，Ni2+，Cu2+4種離子的混合溶液體系為吸附質(zhì)，開(kāi)展了重金屬離子在水相中的吸附規(guī)律。結(jié)果表明，Mycobacterium phlei菌株對(duì)水相中的這四種重金屬離子均有一定的吸附作用;吸附過(guò)程均在10 min內(nèi)就達(dá)到平衡;pH對(duì)吸附過(guò)程影響較大，在pH=3.0～4.0時(shí)，Mycobacterium phlei菌對(duì)這四種金屬離子吸附效果最好;其重金屬離子在Mycobacterium phlei菌上的吸附的選擇性大小的順序?yàn)椋篜b2+> Zn2+> Cu2+> Ni2+。

2.5粉煤灰對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性的研究成果

粉煤灰是一種高分散度的集合體，是人工火山質(zhì)材料.它由大小不等、形狀不規(guī)則的粒狀體組成，其粒徑在0.5～300.0μm之間。它是燃煤電廠常年不斷的排出物，數(shù)量很大，嚴(yán)重污染環(huán)境。從國(guó)家相關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)燃煤電廠每年排出的粉煤灰高達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸以上。孫賢斌等學(xué)者選取淮南市洛河發(fā)電廠灰場(chǎng)的粉煤灰和粗沙、細(xì)粉沙、菜地土顆粒物，在不同的pH和顆粒大小條件下，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，探討了粉煤灰對(duì)Cu2+和Zn2+的吸附特性。結(jié)果表明，粉煤灰與粗沙、細(xì)粉沙、菜地土3種顆粒物對(duì)重金屬Cu2+ 和Zn2+吸附作用比較的結(jié)果顯示，顆粒物對(duì)重金屬Cu2+ 和Zn2+吸附作用受顆粒物本身物質(zhì)組成、粒徑大小和pH條件三個(gè)因素影響。

3 ?研究展望

綜上所述，目前對(duì)土壤、水、巖石等重金屬離子的研究多用分配系數(shù)、吸附等溫式等經(jīng)驗(yàn)方法，這些方法并沒(méi)有描述金屬離子與土壤、水、巖石表面官能團(tuán)的反應(yīng)機(jī)理，使各種研究的結(jié)果帶有猜想性，總的來(lái)說(shuō)并不統(tǒng)一。大多數(shù)研究由于其沒(méi)有考慮到化學(xué)因子（如pH值）時(shí)空變化對(duì)吸附反應(yīng)的影響，使研究的結(jié)果具有一定的局限性。筆者認(rèn)為，在今后的研究工作中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)以下幾方面的工作：首先，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)多因子綜合作用影響下金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附的研究;其次，要注意總結(jié)重金屬離子在固-液界面上的微觀作用過(guò)程;再次，要注重有機(jī)物質(zhì)尤其是持久性有機(jī)污染物與重金屬離子之間的相互影響研究;最后，要總結(jié)出重金屬離子在固-液界面上吸附的理論和模型。

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