鄧天天，馬 培，李晗晟，郭 楓，吳 燁

(河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院/ 煤化工資源綜合利用與污染治理河南省工程實驗室，河南 鄭州 451191)

作為自然界“三致”高毒元素之一,砷一直是安全與環(huán)境領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點。含砷農(nóng)藥、化肥的大量使用以及高濃度含砷化物工業(yè)廢水的排放,進一步加劇了土壤的砷污染,砷在土壤-水環(huán)境中的吸附解吸和遷移轉(zhuǎn)化逐漸成為重要的研究方向[1]。土壤的淋洗修復(fù)技術(shù)是通過淋洗劑固定、解吸、絡(luò)合、遷移等作用，使污染物從土壤中分離出來,具有操作簡單、周期較短、效果顯著的特點,是目前國內(nèi)外污染場地土壤修復(fù)中應(yīng)用較廣的技術(shù)方法之一[2]。常見的土壤淋洗劑種類眾多,各具利弊。強酸強堿類的淋洗效果顯著,但對土壤本身的基質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞力較大[3];表面活性劑等則存在價格昂貴、降解性能差等缺點[4]。中性鹽類淋洗劑由于自身化學(xué)性質(zhì)溫和逐漸成為淋洗劑的發(fā)展方向之一。國外諸多學(xué)者如BRIAN等[5]、MAKINO等[6-7]均嘗試用CaCl2溶液修復(fù)Cd污染土壤,取得了良好的效果。

土壤中砷含量較高時會抑制植物的生長,甚至導(dǎo)致農(nóng)作物死亡,造成減產(chǎn)減收。當(dāng)有鐵鋁等氧化物存在時,As則以AsO3-、H2AsO4-等形態(tài)與金屬表面形成專性吸附,實現(xiàn)從固相向液相界面的轉(zhuǎn)移。鐵鹽作為高效的砷解毒劑,以其價廉、源廣、安全高效的特點在含砷廢水處理中應(yīng)用廣泛。KASTO等[8]研究發(fā)現(xiàn)三氯化鐵的絮凝過程可以處理含砷廢水中的砷。MANNING等[9]運用傅里葉紅外光譜證明了在共同沉淀和吸附過程中,As3+可在Fe(OH)3表面反應(yīng)生成內(nèi)外雙核型復(fù)合物。帶正電荷的膠體可以吸附以砷酸根和亞砷酸根形式存在的砷,比如磷酸根離子和砷酸根離子以及亞砷酸根離子容易與Fe3+、Al3+、Ca2+生成難溶物。

土壤中由于植物根系分泌物的形成和天然溶解性有機質(zhì)的分解而存在大量檸檬酸[10]。它通過自身含有的羥基和羧基基團與土壤中的金屬陽離子形成性質(zhì)穩(wěn)定的螯合物或者與以陰離子形式存在的類金屬化合物如砷氧酸根產(chǎn)生競爭吸附點位而在一定程度上影響重金屬在土壤中的吸附解吸,因而也被用于污染土壤的萃取或淋洗。唐敏等[11]研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸是一種高效且環(huán)境友好的砷淋洗劑,在一定的檸檬酸萃取劑濃度(0.25 mol·L-1)、固液比(20∶1)、萃取時間(21 h)下,對高濃度砷污染土壤的萃取效果最佳。目前,單一淋洗劑在砷污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用多集中在對淋洗劑的篩選和對優(yōu)化淋洗條件的探索,而對復(fù)合淋洗劑的復(fù)合類型及淋洗機理研究相對欠缺。FeCl3價格低廉,檸檬酸作為綠色環(huán)保型淋洗劑具有來源廣泛的特點,目前已有相關(guān)研究將兩者聯(lián)合用于促進土壤中重金屬的釋放,但集中于土壤陽離子重金屬如Pb、Cd等,而對陰離子形式存在的As淋洗效果和作用機理研究較少。筆者以FeCl3-檸檬酸作為復(fù)合淋洗劑,通過室內(nèi)批量振蕩淋洗實驗,探索不同的淋洗劑配比、淋洗時間、pH值、溫度等影響因素對模擬砷污染土壤的淋洗效果,并對其機理進行初步探討,為開發(fā)低濃度砷污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與復(fù)合淋洗劑的制備

供試土壤取自于華北平原某地區(qū)的0～20 cm表層土,土壤取回后放置在玻璃板上,鋪成薄層。風(fēng)干后經(jīng)過磨碎、過篩置于干燥處備用。將Na3AsO3溶液加入原始土壤中配制模擬污染土壤,攪拌均勻后靜置12 h[12],原始土壤與模擬土壤的性質(zhì)如表1所示。

表1 土壤的基本理化性質(zhì)

Table 1 Basic physical and chemical properties of the soil

土壤含水率/%pH值w(有機質(zhì))/%容重/(g·cm-3)體積質(zhì)量/(g·cm-3)總孔隙度/%w(As)/(mg·kg-1)原始土壤 5.027.344.291.3252.125330.05模擬土壤1)30±56.5±0.55±11.673±0.0272.109±0.05221±2100±5

1)因模擬土壤為現(xiàn)配現(xiàn)用,“±”表示不同批次土壤數(shù)據(jù)波動范圍。

復(fù)合淋洗劑的制備:以質(zhì)量比1∶1為例,準(zhǔn)確稱取2.695 g FeCl3和1.921 4 g檸檬酸于燒杯中,加入適量的超純水,超聲至其完全溶解后倒入100 mL容量瓶進行定容。此復(fù)合淋洗劑中FeCl3與檸檬酸濃度均為0.1 mol·L-1。不同配比實驗依據(jù)其設(shè)定比例定量稱取配制,基準(zhǔn)濃度均為0.1 mol·L-1。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同配比復(fù)合淋洗劑對土壤中砷的淋洗效果影響

分別稱取2.00 g砷污染土樣,置于50 mL聚四氟乙烯塑料瓶中,按序依次加入m(FeCl3)∶m(檸檬酸)分別為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1、2∶1、3∶1的20 mL淋洗液,充分搖勻后置于恒溫水浴振蕩器振蕩4 h(t=25 ℃,轉(zhuǎn)速為150 r·min-1),取上清液過濾,避光保存,待測。

1.2.2 不同pH值條件下復(fù)合淋洗劑對土壤中砷的淋洗效果

分別稱取2.00 g砷污染土樣,置于50 mL聚四氟乙烯塑料瓶中,加入m(FeCl3)∶m(檸檬酸)=3∶1的20 mL淋洗液,用體積分?jǐn)?shù)為10%的HCl和0.1 mol·L-1的NaOH將溶液pH值分別調(diào)為3、4、5、6、7、8、9和10。充分搖勻后置于恒溫水浴振蕩器振蕩4 h(t=25 ℃,轉(zhuǎn)速為150 r·min-1),取上清液過濾,避光保存,待測。

1.2.3 堿性條件下復(fù)合淋洗劑對砷污染土壤的淋洗動力學(xué)

實驗條件同1.2.2節(jié),pH值設(shè)置梯度為 7、8、9、10。充分搖勻后置于恒溫水浴振蕩器振蕩(t=25 ℃，轉(zhuǎn)速為150 r·min-1)。分別在振蕩1、5、10、20、40、90、120、240、480和720 min時取上清液過濾,避光保存,待測。

1.2.4 不同溫度、共存離子條件下復(fù)合淋洗劑對土壤中砷的淋洗效果

土液比、動力學(xué)取樣時間等條件同1.2.3節(jié),保持原溶液pH值,溫度梯度為25、35、45 ℃。共存離子濃度(Ca2+、Al3+、SO42-、PO43-)設(shè)置梯度為0.01、0.02、0.05、0.1和0.2 mol·L-1。

所有試驗均設(shè)置3次平行,結(jié)果取平均值。

1.3 測試及分析方法

土壤中As含量依照HJ 680—2013《土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定》進行測定,水樣中As濃度采用普析PF-60原子熒光分光光度計測定。淋洗量的計算及動力學(xué)方程如下。

(1)淋洗量方程:

S=CV/M。

(1)

式(1)中,S為不同時間溶液中砷的淋洗量,mg·g-1;C為上清液中As質(zhì)量濃度,μg·L-1;V為淋洗液體積,mL;M為土樣質(zhì)量,g。

(2)Elovich方程:

S=a+blnt。

(2)

式(2)中,a為初始淋洗速率,mg·g-1·min-1;b為Elovich方程中的參數(shù);t為反應(yīng)時間,min。此模型可用于描述界面化學(xué)吸附過程動力學(xué)。

(3)雙常數(shù)方程:

lnS=A+Blnt。

(3)

式(3)中,A、B均為雙常數(shù)方程中的參數(shù)。適用于相對復(fù)雜的含氧酸根和重金屬的吸附解吸動力學(xué)過程。

(4)一級動力學(xué)方程:

lnS=lnSmax+kt。

(4)

式(4)中,Smax為平衡淋洗量,mg·g-1;k為一級反應(yīng)速率常數(shù),min-1。該方程用于描述反應(yīng)速率與某種反應(yīng)物濃度呈線性關(guān)系。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同配比復(fù)合淋洗劑對土壤中砷的淋洗效果

從圖1可知,不同配比的復(fù)合淋洗劑都能在一定程度上將砷從污染土壤中淋洗出來,淋洗能力依次為配比3∶1>2∶1>1∶3>1∶2>1∶1>1∶0>0∶1。淋洗量分別為0.062 3、0.059 4、0.057 2、0.412 0、0.038 6、0.029 8和0.025 6 mg·g-1。這種配比造成的淋洗修復(fù)能力的差異主要與復(fù)合淋洗劑2種組成成分在淋洗過程中的反應(yīng)原理和自身性質(zhì)有關(guān)。陳春樂等[13]研究發(fā)現(xiàn),以FeCl3作為中性鹽淋洗劑,單一存在或與HCl復(fù)合淋洗Cd污染土壤時,淋洗效果均明顯優(yōu)于其他2種中性鹽(CaCl2、NaCl)淋洗劑,主要原因是FeCl3在水解形成大量Fe(OH)3的同時釋放H+,使土壤pH值降低,重金屬更容易被淋洗出來。

圖1 不同配比復(fù)合淋洗劑對土壤中As的淋洗量 Fig.1 Leaching of As from the soil with the leachate relative to its ratio

KUNDU等[14]認(rèn)為,砷的吸附解吸行為主要是由于含砷離子與礦物表面Fe原子四周的OH-等配位體發(fā)生交換的結(jié)果。酸性或弱酸性條件下,H3AsO3的中性分子態(tài)形式比較難被沉積物吸附,土壤中的As被解吸釋放到水溶液中,與Fe(OH)3產(chǎn)生并不穩(wěn)定的物理吸附過程。此外水解產(chǎn)生的正電荷可以對H2AsO3-產(chǎn)生靜電吸附,使得解吸過程進一步向右發(fā)生,而后3價砷由Fe(OH)3表面向內(nèi)部擴散,向結(jié)合作用更加緊密的吸附位遷移,發(fā)生共價鍵結(jié)合的化學(xué)吸附,即AsO33-代替鐵氫氧化物表面的—OH基團,形成穩(wěn)定內(nèi)圈型表面絡(luò)合物[15]。而檸檬酸屬于土壤中天然形成有機酸,其酸化土壤的能力弱于FeCl3,但其自身也具有促進金屬氧化物溶解的能力[16]。楊凱光等[17]在研究小分子有機酸對鐵(氫)氧化物表面吸附的砷酸鹽的解吸作用時發(fā)現(xiàn),檸檬酸對鐵(氫)氧化物解吸溶液中砷存在明顯的誘導(dǎo)效應(yīng),它一方面通過—OH、—COOH與鐵(氫)氧化物表面位點上的砷發(fā)生配位交換,另一方面使有機配體溶解吸附在鐵(氫)氧化物表面Fe結(jié)合位點上,造成礦物表面緩慢溶解,溶解的Fe可與有機酸絡(luò)合提高解吸量。SIFFERT 等[18]和FAUST等[19]在前期的研究中發(fā)現(xiàn),這種Fe-檸檬酸的絡(luò)合物會發(fā)生光解作用進一步促進Fe的溶解,對解吸也有一定影響。檸檬酸具備更多的配位基團能夠與土壤中的砷產(chǎn)生吸附點位的競爭效應(yīng),復(fù)合淋洗效果更佳。等投加量條件下,溶液中Fe濃度越高,與土壤中As起絡(luò)合作用的功能性基團越多,解吸效果也就越好[20]。目前市售的工業(yè)級FeCl3+檸檬酸的綜合價格為7元·kg-1,根據(jù)淋洗效果可以推算,對于100 mg·kg-1的砷污染土壤,處理成本約為1.12元·t-1,源廣價廉,應(yīng)用前景廣闊。

2.2 不同 pH值對土壤中As的淋洗效果

前期實驗結(jié)果表明,m(FeCl3)∶m(檸檬酸)=3∶1時對砷污染土壤的淋洗效果最佳。選擇此復(fù)合淋洗劑進行不同pH值的淋洗效果影響實驗,結(jié)果如圖2所示。圖2表明,在相同條件下,pH值對淋洗效果的影響十分顯著。復(fù)合淋洗劑的初始pH值為2.26,為強酸溶液,pH值升高時有助于增加土壤

中砷的淋洗量,pH=8時的淋洗效果最佳。為此,進一步開展弱酸到弱堿條件下砷的淋洗動力學(xué)實驗,并采用Elovich方程、雙常數(shù)方程和一級動力學(xué)方程對不同pH值條件下As的淋洗動力學(xué)數(shù)據(jù)進行擬合,結(jié)果見圖3。

圖2 不同pH值條件下土壤中As的淋洗量 Fig.2 Leaching of As from the soil with the leachate relative to pH

S為As淋洗量。

由淋洗動力學(xué)曲線可以看出,在pH值分別為7、8、9、10條件下,As的淋洗過程和趨勢呈現(xiàn)出一致性,可分為前期0～120 min快速增加淋洗量階段和120～480 min慢速淋洗平衡階段。pH值對As的淋洗量影響比較明顯。在pH=8時,淋洗效果最佳。FeCl3-檸檬酸進入土壤后,pH值的升高造成分子態(tài)H3AsO3的解離度增加,進一步使得H2AsO3-濃度升高,它與FeCl3的水解反應(yīng),產(chǎn)生的大量Cl-和H+結(jié)合,故解吸量增加。盡管堿性環(huán)境下檸檬酸對As吸附解吸行為影響不大[21],但卻能促進鐵氧化物的進一步溶解,提高As化合物的可溶性,造成淋洗量增加。隨著溶液中pH值的繼續(xù)升高,H2AsO3-與溶液中OH-開始競爭Fe(OH)3膠體表面的正電荷,As3+淋洗量呈現(xiàn)下降趨勢。大量文獻表明,土壤對As3+吸附解吸最大值出現(xiàn)在pH值為7.0～8.0條件下,這主要是因為砷通過配位交換發(fā)生專性吸附反應(yīng),H+、OH-參與土壤中砷的吸附或解吸過程主要體現(xiàn)在對土壤表面配位含砷根離子締合或解離的影響[22]。當(dāng)加入的淋洗劑體積一定時,影響整個淋洗效果的主要是溶液中的OH-濃度,隨著pH值的升高,OH-量逐漸增多,對土壤中As的活化能力也隨之提高[23]。此外,土壤中的黏土礦物如伊利石、綠泥石等都是帶負(fù)電荷的,當(dāng)pH值大于8時,礦物質(zhì)會降低黏土礦物對砷的吸附量,有利于砷的解吸。

采用3種方程對不同pH值條件下As的淋洗動力學(xué)數(shù)據(jù)進行擬合,結(jié)果見表3。根據(jù)擬合結(jié)果,在pH值為7、8、9和10時,Elovich方程和雙常數(shù)方程的R2和a值的規(guī)律相對一致,但是雙常數(shù)方程的標(biāo)準(zhǔn)誤差(SE值)比Elovich方程的SE值大得多,所以Elovich方程優(yōu)于雙常數(shù)方程。而一級動力學(xué)方程均不符合該實驗條件下的淋洗動力學(xué)過程。

表3 不同pH值條件下As淋洗動力學(xué)方程的相關(guān)參數(shù)

Table 3 Relevant parameters of the equation of As leaching kinetics relative to pH

pH值Elovich方程S=a+blnt雙常數(shù)方程lnS=A+Blnt一級動力學(xué)方程lnS=lnSmax+ktabR2ABR2kSmaxR270.04220.00340.9675-3.14270.06340.9832-2.98021.00040.653480.04530.00510.9643-3.30200.10000.9576-3.02811.00060.435690.02760.00290.9453-3.56500.07910.9360-3.34941.00050.4388100.02920.00130.7592-3.52250.03840.7515-3.42981..00030.6442

S為不同時間溶液中砷的淋洗量,mg·g-1;a為初始淋洗速率,mg·g-1·min-1;b為Elovich方程中的參數(shù);t為反應(yīng)時間,min;A、B均為雙常數(shù)方程中的參數(shù);Smax為平衡淋洗量,mg·g-1;k為一級反應(yīng)速率常數(shù),min-1。

Elovich方程在描述重金屬吸附解吸的動力學(xué)過程中適用于活化能變化較大的反應(yīng)過程,對于單一反應(yīng)機理的過程不適合[24]。該方程的基本特點是吸附速率隨固體表面吸附量的增加而呈指數(shù)下降。該實驗中Elovich方程的擬合數(shù)值除pH=10時R2較低外,其余均較高,擬合度良好。因此可以說明此動力學(xué)過程是以非均相擴散為主的過程,且pH值為8左右時淋洗量最大。

2.3 不同溫度條件下As淋洗動力學(xué)特征

如圖4所示,不同溫度條件下,As3+的淋洗過程經(jīng)歷了與pH值條件下類似的先快后慢雙階段反應(yīng)過程。當(dāng)溫度為25、35和45 ℃時,480 min后As3+淋洗增加量分別為0.060 35～0.073 31、0.062 57～0.074 08和0.065 61～0.077 66 mg·g-1。溫度的升高有利于淋洗量的增加。這主要是因為在固液相傳質(zhì)過程中,溫度的升高有助于加快檸檬酸的酸解和絡(luò)合能力,并對土壤顆粒表面的質(zhì)子化作用和As3+的擴散溶解都有一定的促進作用。這與TOKUNAGA等[25]的研究結(jié)果相似。吸附理論認(rèn)為,低溫條件下被吸附物質(zhì)的分子平均動能、活化能都比較小,分子在吸附點位上的各種平動、轉(zhuǎn)動、振動的空間位置也相對較小。隨著溫度升高,分子運動更為活躍,所需空間也隨之增大,因而單位面積上排列的分子數(shù)下降,解吸量隨之增加。

采用3種方程對不同溫度條件下As的淋洗動力學(xué)數(shù)據(jù)進行擬合,有關(guān)參數(shù)見表4。由表4可以看出,在各個溫度條件下,As的R2值由大到小依次為Elovich方程、雙常數(shù)方程和一級動力學(xué)方程,說明對于此淋洗動力學(xué)過程,Elovich方程為最優(yōu)模型。這也同樣驗證了該復(fù)合淋洗劑對土壤As的淋洗過程主要受到2項之間擴散、表面活化反應(yīng)速率的影響。

將3種溫度下的反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)通過準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)方程進行擬合,不難得出,隨著反應(yīng)溫度的升高,反應(yīng)速率常數(shù)也逐漸增大,據(jù)此推斷,復(fù)合淋洗劑對土壤中As的解吸屬于吸熱反應(yīng)。阿侖尼烏斯公式主要用于對反應(yīng)活化能的求解[25],其表達式和線性表達式分別為

k=Aexp(-Ea/RT),

(5)

lnk=lnA-Ea/RT。

(6)

式(5)～(6)中,k為反應(yīng)速率常數(shù)，mol·L-1·s-1;A為指前因子;Ea為反應(yīng)活化能，mol；R為理想氣體常數(shù)8.314 J·mol-1·K-1；T為絕對溫度,K。根據(jù)不同溫度下As解吸動力學(xué)的相關(guān)實驗數(shù)據(jù),以lnk對1 000/T做一條直線,則所得直線的斜率為淋洗劑對As的解吸活化能Ea。由于該反應(yīng)并不屬于基元反應(yīng),所求出的Ea只是表觀活化能,因而解吸反應(yīng)對溫度具有一定的敏感性,這與實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

S為As淋洗量。

表4 不同溫度條件下As淋洗動力學(xué)相關(guān)參數(shù)

Table 4 Relevant parameters of As leaching kinetics relative to temperature

溫度/℃Elovich方程S=a+blnt雙常數(shù)方程lnS=A+Blnt一級動力學(xué)方程lnS=lnSmax+ktabR2ABR2kSmaxR2250.06090.00240.94810.06180.00250.97350.06481.00250.951035-2.79480.03660.9431-2.79070.03770.9599-2.72991.03380.945545-2.69270.00020.3880-2.69180.00020.5798-2.64331.00020.5875

S為不同時間溶液中砷的淋洗量,mg·g-1;a為初始淋洗速率,mg·g-1·min-1;b為Elovich方程中的參數(shù);t為反應(yīng)時間,min;A、B均為雙常數(shù)方程中的參數(shù);Smax為平衡淋洗量,mg·g-1;k為一級反應(yīng)速率常數(shù),min-1。

2.4 常見共存離子對淋洗效果影響實驗

土壤與水體環(huán)境都是多樣復(fù)雜化的,各種共存離子及微生物等的存在均可能對淋洗過程和效果產(chǎn)生一定影響。水體中常見的陰陽離子(Ca2+、Al3+、SO42-、PO43-)對FeCl3-檸檬酸淋洗砷污染土壤效果的影響見圖5。

圖5顯示不同強度的陽離子和陰離子存在條件下復(fù)合淋洗劑對砷污染土壤淋洗量的影響。其中Ca2+、Al3+、PO43-的加入均能夠顯著促進淋洗量的增加。在分別加入0.01、0.02、0.05、0.1和0.2 mol·L-1陽離子Ca2+和Al3+的情況下,As淋洗量由初始0.062 3 mg·g-1分別增加至0.062 6、0.063 9、0.065 7、0.070 2、0.073 0 mg·g-1和0.063 5、0.065 5、0.073 8、0.078 2、0.081 2 mg·g-1,0.02 mol·L-1Al3+對淋洗效果的提高率達到30.3%。陽離子的加入引起的淋洗率增加可能有以下幾點原因:(1)陽離子能和土壤中的其他礦物質(zhì)產(chǎn)生配位體交換等作用從而占據(jù)一定的吸附點位,促使As從土壤中解吸出來[26];(2)土壤中As通常以交換態(tài)砷、鋁型態(tài)砷、鐵型態(tài)砷等形式存在,加入的陽離子會與砷酸根結(jié)合生成絡(luò)合物,即新的鈣型態(tài)砷Ca-As和鋁型態(tài)砷Al-As,其中Al-As的結(jié)合速率和程度更優(yōu)于Ca-As;(3)加入的陽離子會在水中發(fā)生水解作用,而水解后產(chǎn)生的物質(zhì)會改變土壤的酸堿性,從而提高淋洗效率。

此外,PO43-的存在也對As的淋洗效果影響較大。當(dāng)PO43-濃度從0.01增加到0.2 mol·L-1時,土壤中砷的淋洗量分別增加至0.063 3、0.065 4、0.069 8、0.071 0、0.072 6 mg·g-1。當(dāng)溶液中PO43-濃度較高時,土壤對砷的吸附能力減弱,解吸能力增強。GOH等[27]在對熱帶地區(qū)土壤進行研究時也得出了類似結(jié)論,當(dāng)增加的磷酸鹽濃度超過3 mmol·L-1時,幾乎看不出其對土壤砷的吸附能力。實際上,礦物組分中的Fe、Al等成分對于磷酸根的吸附能遠(yuǎn)大于As,P與As屬于同族元素,性質(zhì)相似,PO43-與As在沉積物中的競爭吸附機理相當(dāng)復(fù)雜,一些專性吸附點位對于AsO43-和PO43-的吸附具有相對選擇性,在這些點位上不會發(fā)生兩者的競爭吸附[28]。兩者之間的競爭主要集中發(fā)生在非專性吸附點位上。復(fù)合淋洗劑中的Fe3+和檸檬酸對As的吸附均包括專性和非專性吸附,由于土壤中PO43-濃度較低,根據(jù)傳質(zhì)機理,PO43-會自發(fā)地向固相的轉(zhuǎn)移以實現(xiàn)平衡,因此就會促使原本在土壤界面上的As從固相轉(zhuǎn)移到液相,增大解吸量。

圖5 不同濃度離子對As淋洗量的影響 Fig.5 Effects of concentrations of coexisting ions on As leaching

3 結(jié)論

(1)相同的土液比條件(1∶10)下,FeCl3與檸檬酸的質(zhì)量比為3∶1作為復(fù)合淋洗劑時淋洗效果最好;FeCl3-檸檬酸對低濃度As3+污染土壤的淋洗效果符合Elovich方程,達到平衡時的淋洗量S為0.063 5 mg·g-1,與實驗結(jié)果0.062 3 mg·g-1相接近。

(2)pH值和溫度條件對淋洗速率和淋洗量有較大影響。弱堿性環(huán)境和高溫條件均有利于淋洗量的增加。

(3)Ca2+、Al3+、PO43-對淋洗效果都有一定影響。Al3+存在時比Ca2+存在時的淋洗效果好。PO43-由于與AsO33-具有同族的性質(zhì)相似性能夠顯著增加淋洗量。這些共存離子濃度越大,淋洗效果越好,對淋洗過程起到了促進作用。

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