不同价态阳离子对蒙脱石吸附镉的影响研究

万娟，陈文清，黄家森，牟海燕，薛哲，张舵

(1．四川大学 建筑与环境学院，四川 成都 610041；2.四川省天晟源环保股份有限公司，四川 成都 610213)

土壤重金属污染问题日益严重，成都平原地区表层土壤中镉含量均值在0.2 mg/g以上，远大于全国背景值0.097 mg/g[1-3]。镉能在动植物体内富积，并诱发疾病，被世界卫生组织列入IPCS计划进行研究[4]。蒙脱石是2∶1型膨胀性层状硅酸盐粘土矿物[5]，层间阳离子容易与土壤中阳离子发生物理和化学反应[6-8]，从而影响重金属的富集和迁移[9-12]。目前主要研究有机阴离子和金属离子共存的吸附行为[13-15]，不同金属阳离子存在下，蒙脱石对镉的吸附研究较少。本文通过饱和吸附K+、Ca2+、Al3+后的蒙脱石对镉的吸附、解吸实验，探究不同含盐类型的钠基蒙脱石土壤中镉的去除情况，并结合XRD、FTIR分析,探讨蒙脱石对K+、Ca2+、Al3+、Cd2+的吸附行为及机理。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

蒙脱石(M)，纯度为60%～70%；NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2、Al2(NO3)3、Cd(NO3)2、HNO3、NaOH均为分析纯；镉标准液，国标。

ICPE-9000型电感耦合等离子发射光谱仪；IRAffinity-1S型傅里叶变换红外光谱仪；EMPYREAN型X射线衍射仪。

1.2 蒙脱石提纯

称取一定量的蒙脱石置于烧杯中，与去离子水以1∶10的配比制成悬浮液，搅拌，使得蒙脱石颗粒在水中充分分散。根据斯托克斯沉降法[16]，计算出d<100 nm粒径的胶体沉降10 cm所需要的时间，根据此时间，反复提取样品中所有该粒径范围的胶体，直至悬液澄清[17]。将收集的悬浮液用离心机分离，并于60 ℃烘干，碾磨，过100目筛，得到提纯蒙脱石(M)[18]。

1.3 蒙脱石分别吸附K+、Ca2+、Al3+、Cd2+

1.3.1 吸附动力学实验 称取1.0 g蒙脱石，置于1 L的锥形瓶中，分别加入不同浓度的KNO3、Ca(NO3)2、Al2(NO3)3、Cd(NO3)2溶液500 mL，使用HNO3或NaOH调节溶液pH至6.5±0.1，在0，5，10，20，30，60，120，240，480，720，1 440，2 880 min 时分别取样，过0.45 μm滤膜，用ICP测定K+、Ca2+、Al3+、Cd2+浓度，计算胶体吸附量。

式中Qe——吸附平衡时固相上金属离子的吸附量,mg/g；

C0——溶液初始浓度,mg/L；

Ce——溶液平衡浓度,mg/L；

V——溶液的体积,L；

m——吸附剂质量,g。……