铬酸根离子在羟基铁离子-蒙脱石体系中的吸附行为研究

收稿日期:2002-06-11基金项目:国家自然科学基金(No.49973028);英国牛津大学地球科学系基金.铬酸根离子在羟基铁离子-蒙脱石体系中的吸附行为研究廖立兵1,2,DonaldG.Fraser2(1.中国地质大学材料科学与工程学院,北京100083;2.牛津大学地球科学系,ParksRoad,OxfordOX13PR,UK)摘要:采矿、电镀、制革等行业废物排放及含Cr矿物风化可造成一些地区土壤和地下水的Cr污染.Cr主要以三价和六价形式存在,其中Cr(Ⅵ)有强的迁移能力,对动植物均有很强的毒害性.研究了在氧化、酸性条件下,土壤及土壤溶液中的蒙脱石和羟基铁离子共存时对铬酸根离子(主要以HCrO2-4和CrO2-4等Cr(Ⅵ)形式存在)的吸附行为.进行了蒙脱石、羟基铁离子、Cr(Ⅵ)离子添加顺序不同的3个系列的实验,重点研究了Cr的初始质量浓度、溶液pH值、环境温度、吸附时间、溶液离子强度对3个系列Cr吸附行为的影响,并与羟基铁离子体系进行了对比.结果表明,蒙脱石-羟基铁离子体系的Cr吸附能力明显强于蒙脱石而低于羟基铁离子,其Cr吸附率随Cr初始质量浓度、温度的升高和吸附时间的延长而降低,随离子强度的升高而升高,而pH值对不同系列的Cr吸附率有不尽相同的影响.关键词:蒙脱石;羟基铁离子;铬酸根;吸附.中图分类号:P579;P578.8　　　　文献标识码:A文章编号:1000-2383(2002)05-0584-08作者简介:廖立兵(1963-),男,矿物学博士,教授,博士生导师,主要从事矿物表面、矿物材料学研究.0　引言电镀、冶金、制革、化工行业的废弃物排放以及含Cr矿物的风化,可造成一些地区土壤和地下水受Cr的污染.Cr可以不同价态存在,其迁移性和吸附性与价态紧密相关.Cr的最常见价态是三价和六价,其中Cr(Ⅵ)更易迁移.在Cr(Ⅲ)形成沉淀的pH值条件下,Cr(Ⅵ)仍可以Cr2O2-7、CrO2-4等形式稳定存在,对动植物具有更大的毒性.少量的Cr即可以致癌[1].通过矿物的沉淀、离子交换和吸附作用,可以去除溶液中的铬酸根离子.不同的矿物具有不同的成分、结构和性质,在不同的环境条件下与铬酸根离子间发生不同的相互作用.例如,Cr(Ⅵ)在中性、碱性土壤中及矿物表面的吸附力很弱,因此易于迁移,在酸性土壤中则可通过被吸附于带正电的矿物表面而从溶液中去除[2～8