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鐵氧化物礦物對苯酚和溶解性有機質(zhì)表面吸附的初 步研究

• 發(fā)布日期：2016/12/7 9:56:45 閱讀次數(shù)：2442
•         鐵氧化物礦物對苯酚和溶解性有機質(zhì)表面吸附的初 步研究
  
            吳宏海,　林怡英,　吳嘉怡,　曾麗璇,　曾丁才,　杜　娟
  
                  華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東廣州510635
  
      摘　要:文中以鐵氧化物礦物對苯酚和溶解性有機質(zhì)(DOM)的吸附研究為例開展生態(tài)礦物學(xué)研究。鐵氧化 物礦物的吸附作用存在多種機制,這些吸附機制發(fā)生作用的條件主要取決于溶液化學(xué)性質(zhì)和吸附質(zhì)的理化 性質(zhì)。批處理實驗研究表明,苯酚吸附在酸性微酸性條件下不強,吸附等溫線符合Langmuir方程,屬于表面 分子吸附模型;DOM的吸附強并發(fā)生吸附分異,配體交換、憎水鍵和范氏力等多種模式并存,在酸性中性條 件下對DOM在針鐵礦上的吸附起著重要貢獻(xiàn)。本文實驗條件下DOM吸附等溫線近于線性,不能采用 Langmuir方程擬合,可能原因是DOM濃度較低。礦物表面荷電性對吸附影響顯著,例如,當(dāng)?shù)V物表面凈電 荷為零(pH=pHpzc)時,礦物表面水化膜減薄甚至消失,苯酚分子、憎水DOM分子或片斷都會傾向于在礦物 表面上吸附。由于苯酚吸附機制單一,其受到的影響很明顯,所以苯酚在pH值7~8范圍內(nèi)出現(xiàn)吸附最大 值;由于配體交換作用主要發(fā)生在酸性微酸性條件下,所以在本文pH值約7·5的實驗條件下,盡管配體交換 仍在發(fā)生作用,但它不是主要吸附機制,針鐵礦對DOM吸附的主要貢獻(xiàn)應(yīng)是憎水鍵和范氏力作用,此外, DOM吸附等溫方程近于線性還可能與此有關(guān)。顯然,鐵礦物表面作用在對有機質(zhì)含量低而鐵礦物含量高的 紅壤中污染物和DOM的固定與歸宿控制中扮演著重要的角色。
  
       關(guān)鍵詞:吸附;苯酚;溶解性有機質(zhì);礦物
  
  環(huán)境污染與生態(tài)破壞等環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,引 起國內(nèi)外學(xué)者對各種污染物質(zhì)的環(huán)境化學(xué)行為與控 制的廣泛關(guān)注[1-2]。礦物是地球生態(tài)系統(tǒng)中的一種 重要環(huán)境要素,跟大氣、水、生物、巖石、土壤一樣,我 們稱之為“礦物環(huán)境”,礦物與生物間的相互作用對 地球生態(tài)系統(tǒng)過程有重要影響。為此,筆者曾在 2007年全國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)術(shù)年會上提出“生 態(tài)礦物學(xué)”學(xué)科方向,亦即通過開展生態(tài)系統(tǒng)中礦物 學(xué)過程機制研究,揭示礦物環(huán)境要素的生態(tài)功能,主 要包括:礦物表面吸附、離子交換、表面配位、表面異 相催化氧化-還原反應(yīng)、表面沉淀與共沉淀以及次生 礦物生成等過程機制及其對污染物的固定與清除。 生態(tài)礦物學(xué)研究還將揭示地球早期生命的起源[3-4]。 生態(tài)礦物學(xué)的初步定義為:研究自然生態(tài)系統(tǒng)中礦 物學(xué)特征及其與生態(tài)過程機制的內(nèi)在關(guān)系,揭示礦 物與環(huán)境(包括生物)間的相互作用規(guī)律及其對生態(tài) 效應(yīng)的調(diào)控。簡單地講就是:研究地球生態(tài)系統(tǒng)中 環(huán)境、生物與生態(tài)的礦物學(xué)過程機制與調(diào)控。實際 上,“礦物環(huán)境”是一個微生態(tài)系統(tǒng),進行著多種多樣 的物理、化學(xué)與生物化學(xué)反應(yīng)。本文選擇表生環(huán)境 中常見的鐵氧化物礦物表面吸附作用為案例,開展 生態(tài)礦物學(xué)研究。
  
  礦物可通過表面吸附而改變化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境行 為,實際上礦物學(xué)機制控制著生態(tài)環(huán)境中營養(yǎng)、有害 元素和化合物的生物地球化學(xué)循環(huán)[5],而且礦物學(xué) 過程與生命過程的耦合決定著環(huán)境物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化 與命運。苯酚類物質(zhì)是工業(yè)中被廣泛應(yīng)用或工藝過 程中常見的副產(chǎn)物,由于它們量大、毒性較強,屬于 重要的優(yōu)先控制污染物。苯酚類物質(zhì),除五氯苯酚 外一般具有較高的水溶性、低辛醇-水分配系數(shù)等性 質(zhì),大多數(shù)苯酚類物質(zhì)并不能在沉積物和生物脂肪 中發(fā)生富集,主要殘留在水中。溶解性有機質(zhì) (DOM)則是環(huán)境中的主要活性物質(zhì),不僅對礦物表 面性質(zhì)有很大影響,而且對營養(yǎng)元素、重金屬和有機 污染物的環(huán)境化學(xué)行為有顯著影響,因此DOM在 環(huán)境中的吸附固定與溶解遷移對毒害污染物的遷移 轉(zhuǎn)化與生物有效性產(chǎn)生巨大影響[6-7]。目前礦物對 DOM的吸附被認(rèn)為是天然有機質(zhì)在土壤和沉積物 中穩(wěn)定保持的重要機制[8-9]。鐵氧化物礦物在土壤 和沉積物中廣泛存在,具有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)與高表面 活性,由于它們一般顆粒細(xì)小、比表面積巨大而具有 高界面反應(yīng)性。盡管苯酚和DOM都是有機物質(zhì), 但它們的溶液化學(xué)性質(zhì)差別較大。所以本文以它們 為模型物質(zhì),考察鐵礦物的表面吸附、配體交換和疏 水性作用等吸附機制。主要考察:(1)鐵礦物對苯酚 的吸附特征;(2)鐵礦物對DOM的吸附特征;(3)鐵 礦物表面吸附機制及其影響因素。
  
  1　實驗部分
  
  1·1　鐵氧化物礦物的合成制備
  
  針鐵礦按文獻(xiàn)[10]中介紹并經(jīng)本實驗改進的方 法合成。具體將1·8 L 1 mol·L-1KOH溶液與 0·2 L 1 mol·L-1Fe(NO3)3溶液迅速混合并攪 拌,然后置于容量4 L的高密度聚乙烯容器中,保鮮 膜密封,放入70℃下的恒溫爐中靜止保持60 h。生 成的沉淀經(jīng)離心,后用去離子水沖洗9次再經(jīng)冷凍 干燥,置于干燥器中備用。赤鐵礦合成,先按文獻(xiàn) [11]方法合成纖鐵礦,后再將合成的纖鐵礦在馬弗 爐中420℃煅燒2 h獲得,干燥備用。礦物經(jīng)XRD 分析確定均為純礦物。
  
  1·2　鐵礦物對苯酚的吸附實驗
  
  苯酚母液用分析純試劑配制,保存于暗色容量 瓶中備用。吸附實驗采用批處理實驗方法,0·5 g 礦物粉末樣品加入苯酚水溶液中,工作液體積V= 25 mL,離子強度I=0·05 mol·L-1(NaC1),t=25 ℃,加Teflon蓋,振蕩反應(yīng)24 h。溶液pH值用0·1 mol·L-1的H2SO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)。等溫吸附 實驗條件:溶液酸堿條件為酸性pH=3。反應(yīng)后礦 物懸浮液在3 500 r/min離心分離20 min。采用4- 氨基安替吡啉絡(luò)合比色法測定苯酚濃度,采用REX PHS-3C數(shù)字酸度計測定pH值,并經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液和 空白實驗校正。溶液pH變化的吸附實驗條件:苯 酚的初始濃度C0為10 mg·L-1,I=0·1 mol·L-1 (NaCl),t=25℃。吸附量(q)采用吸附前后苯酚濃 度之差,并采用公式(1)進行計算:
  
   
  
  式(1)中q為平衡吸附量(mg·g-1),C0為苯酚在 水相中的初始質(zhì)量濃度(mg·L-1),Ce為平衡時苯 酚在水相中的質(zhì)量濃度(mg·L-1),V為工作液體 積(L),W是實驗中礦物樣品加入的劑量(g)。
  
  1·3　礦物對DOM的吸附實驗
  
  本文采用水熱法提取DOM。土壤樣品按干物 質(zhì)與二次水的質(zhì)量比為1∶5,在80℃條件下恒溫 磁力攪拌器攪拌4 h。之后取出混合溶液冷卻,在 4 000 r/min條件下離心20 min,將上層清液過 0·45μm孔徑濾膜,即獲得水熱溶出的有機質(zhì)。采 用TOC(總有機碳)分析儀測定DOC的濃度并結(jié)合 紫外光譜(254 nm波長)進行表征。測定DOC方 法:用蒸餾水稀釋DOM母液,配制不同濃度值的 DOM溶液,然后測定不同DOC濃度值的DOM溶 液對應(yīng)的吸光值。
  
  稱取針鐵礦0·15 g若干份置于100 mL塑料離 心管中,分別加入20 mL濃度為0~150 mg·L-1 DOC的DOM溶液,以0·02 mol·L-1的KCl為支 持電解質(zhì);用一定濃度的HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH值 為6·5,將裝有礦物和DOM溶液的塑料離心管在 20℃下,恒溫間歇振蕩20 h,離心機4 000 r/min分 離固液;用0·45μm濾膜過濾,分別采用TOC儀、 紫外分光光度計測定溶液中的有機碳濃度。同時測 定吸附工作液的DOM初始濃度?？瞻讓嶒濪OM 濃度為0 mg·L-1DOC時,礦物/水溶液吸附振蕩 平衡后,礦物溶液DOC的濃度<0·5 mg·L-1,對 DOM吸附的影響可忽略不計。針鐵礦對DOM的 吸附量,通過吸附初始濃度C0與平衡濃度Ce差計 算,參見公式(1)。DOM在礦物上的吸附時間動力 學(xué)實驗表明,恒溫間歇振蕩12 h后,DOM在礦物上 的吸附達(dá)到平衡。
  
  2　結(jié)果與討論
  
  2·1　吸附分配系數(shù)和吸附等溫方程 根據(jù)礦物對有機物質(zhì)的吸附含量q和溶液中平 衡濃度Ce,可以計算相應(yīng)的分配系數(shù)(Kp):
  
  
  
  描述鐵礦物對苯酚和DOM吸附的等溫方程可 采用Henry型、Langmuir型和Freundlich型三種 吸附等溫方程:
  
  Henry吸附等溫式:
  
  
  
  式(2)~(5)中q、qm和Ce分別是礦物對吸附質(zhì)的吸 附量(mg·g-1)、Langmuir最大吸附量(mg·g-1) 和溶液中吸附質(zhì)濃度(mg·L-1),Kd是分配系數(shù), KL、Kf和n是方程的常數(shù)項,其中n值可以反映吸 附的非線性程度。
  
  2·2　鐵氧化物礦物對苯酚的吸附
  
  表1列出上述三種等溫方程的擬合參數(shù)。從表 1可以看出,Langmuir方程擬合的相關(guān)系數(shù)R值最 好。顯然,采用Langmuir方程擬合較之Henry線 性方程與Freundlich方程擬合得好,其中針鐵礦尤 為明顯。Freundlich方程中n=0·80或0·71均小 于1,因此兩種鐵氧化物礦物對苯酚的吸附等溫線 均表現(xiàn)出明顯的非線性。由于吸附等溫線非線性, 因而不能直接比較n值不同的鐵氧化物間的吸附性 能[12]。吳大清等[13-14]對五氯苯酚在針鐵礦、纖鐵礦 和赤鐵礦表面的吸附研究中發(fā)現(xiàn),鐵礦物表面吸附 等溫線為Langmuir飽和型,較之Freundlich方程 擬合得好。而有機質(zhì)對礦物表面吸附苯酚有明顯的 影響[15-16],苯酚的吸附等溫線因有機質(zhì)改性劑的性 質(zhì)而可能出現(xiàn)Henry、Freundlich和Langmuir型 并分別對應(yīng)“分配溶解”和“表面吸附”機制。
  
  
  
  
  
  圖1為苯酚在兩種鐵礦物表面上吸附的Lang- muir等溫曲線。Henry線性與Freundlich非線性 方程擬合結(jié)果沒有顯示。從圖1可以看出,針鐵礦 吸附苯酚的量大于赤鐵礦。在本文pH為3的實驗 條件下,鐵氧化物對苯酚的吸附為表面物理吸附,主 要受分子間范氏力作用控制,并遵循Langmuir型 吸附方程,從而鐵礦物的比表面積大小差異對吸附 影響很大。由于針鐵礦的比表面積S針大于赤鐵礦 的比表面積S赤(文中未列出),因而針鐵礦對苯酚的 吸附能力較強。劉永紅等[17]在鐵氧化物吸附芐嘧 磺隆的研究中也得到類似的結(jié)果,芐嘧磺隆在針鐵 礦上的吸附量大于在赤鐵礦上的吸附量。從圖1還 可以看出,只有當(dāng)濃度低于60 mg·L-1時,苯酚在 固/液間的分配系數(shù)與濃度的關(guān)系才符合線性關(guān)系。 也就是說,當(dāng)苯酚在溶液中的濃度較稀時可以采用 線性分配來描述其在鐵礦物和水溶液間的分配,并 且線性擬合的相關(guān)性均大于0·985,針鐵礦和赤鐵 礦的Kd分別為0·15和0·05。當(dāng)苯酚濃度超過此 范圍時,吸附分配系數(shù)值明顯下降。
  
  針鐵礦、赤鐵礦都是帶可變電荷的礦物,所以表 面荷電性影響著鐵礦物的表面吸附行為。溶液pH 值可影響溶液中吸附質(zhì)離子化程度和吸附劑表面荷 電性,從而對吸附產(chǎn)生很大影響。本文考察了pH 值為3~9·5時,苯酚在針鐵礦表面上的吸附機理。 從圖2可以看出,針鐵礦對苯酚吸附的吸收邊為峰 型曲線,峰值出現(xiàn)在pH為7~8處。我們認(rèn)為pH
  
  
  
  值對礦物吸附苯酚的影響,主要是通過調(diào)控礦物表 面荷電性和苯酚的離子化,所以礦物表面凈電荷零 點的pHpzc和苯酚的離子化常數(shù)pKa是起決定性的 影響因素。苯酚的離子化常數(shù)pKa=9·89[1],pH> pKa時,苯酚才會形成大量帶負(fù)電荷的C6H5O-形 態(tài)陰離子?？梢?當(dāng)pH=7~8時苯酚離子化現(xiàn)象 不明顯。當(dāng)pH<pHpzc時鐵氧化物表面荷正電荷 性;反之,礦物表面荷負(fù)電荷性[18]。赤鐵礦和針鐵 礦的pHpzc為7·5~9·5[19]。所以當(dāng)pH=5~6或以 下時溶液中苯酚主要以非離子態(tài)中性分子形式 (C6H5OH)存在,針鐵礦對苯酚分子的吸附則以表 面物理吸附為主,吸附量較小且變化不大;當(dāng)pH= 7~8時,針鐵礦pH值在pHpzc附近,針鐵礦表面凈 電荷近于零,此時礦物表面的水化膜減薄,苯酚分子 可以進入到礦物表層,吸附量達(dá)到最大值。當(dāng)pH >9時,苯酚形成了一定量的陰離子,礦物表面帶負(fù) 電,苯酚的吸附量因同種電荷互斥而下降。鄭娜 等[20]研究生物膜對苯酚的吸附時也發(fā)現(xiàn),在pH值 為5~9時,苯酚的吸附量隨pH值的增大而逐漸增 大。Wu等[21]在無機-有機柱狀蒙脫石對苯酚的吸 附研究中也得到相似結(jié)論,即污水中柱撐蒙脫石對 苯酚的吸附量隨pH值升高而增大。Aksu等[22]在 活性污泥對苯酚的吸附研究中發(fā)現(xiàn),在pH值4~ 10范圍內(nèi)苯酚的吸附量隨著pH值升高而增大,并 指出該種吸附現(xiàn)象的可能原因是苯酚離子化和吸附 劑表面荷電性的改變。因此,苯酚在鐵礦物表面上 的吸附,很可能包括氫鍵在內(nèi)的分子范氏力起作用。 從以上結(jié)果分析獲得以下認(rèn)識:由于針鐵礦比 表面積大、表面活性位多于赤鐵礦,使得針鐵礦吸附 苯酚的能力更強。鐵礦物對苯酚的吸附為表面分子 吸附,主要受到比表面積的調(diào)控。針鐵礦對苯酚的 吸附等溫線采用Langmuir方程擬合得很好,其相 關(guān)系數(shù)R值大于0·985也證實苯酚吸附屬于表面 分子吸附。鐵礦物(針鐵礦)對苯酚吸附的吸收邊 (pH變化曲線)的實驗結(jié)果表明,“吸收邊”具有典 型的峰形分布特征,且峰位在pH值7~8處。礦物 表面羥基化合態(tài)和溶液中苯酚離子形態(tài)分析表明, 酸性條件下苯酚在針鐵礦和赤鐵礦上的吸附以分子 吸附為主,疏水力可能起著一定的作用。通常礦物 對疏水性有機物的吸附很弱,主要原因是在水中疏 水性有機分子不能與水分子競爭極性表面,在酸性 微酸性條件下鐵礦物表面荷正電性,有利于陰離子 配體進入礦物表層,并發(fā)生靜電吸附甚至配體交換 吸附。本文實驗條件下,苯酚以分子形式為主,所以 在酸性微酸性條件下苯酚的吸附很微弱,僅在鐵礦 物表面呈電中性時才會有較明顯的吸附,吸附機制 為表面物理吸附,分子間范氏力起主導(dǎo)作用。礦物 或固體表面有機質(zhì)改性與疏水化,有助于苯酚的吸 附。
  
  2·3　針鐵礦對DOM的吸附
  
  2·3·1　吸附量與吸附百分率
  
  首先利用TOC分析儀并結(jié)合紫外分光光度計 (UV)作測定DOM濃度對吸光值的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為:y=111·9x+0·18,相關(guān)系數(shù) R=1·00。式中y為DOC濃度、x為吸光值。然后 分別對吸附前后的DOM吸附工作液進行測定,并 計算吸附量和吸附百分率。表2列出吸附前后 DOM溶液采用TOC分析儀和紫外分光光度法測 定的實驗結(jié)果(圖3)。
  
  從表2和圖3可以看出,紫外分光光度法測定 的吸附量和吸附率均高于TOC分析儀測定值,表 明鐵礦物對DOM發(fā)生不一致吸附的分異現(xiàn)象,即 吸附初始濃度相同。但吸附平衡時采用TOC分析 儀和紫外分光光度計所測得的剩余DOM溶液平衡 濃度并不一致,TOC分析儀測得的DOC濃度較紫 外分光光度法測定值高。此外,吸附平衡后的pH 值比實驗前有所升高,原因是DOM的COO-功能團 對礦物表面的OH功能團發(fā)生了部分配體交換作 用。
  
  可見,針鐵礦對DOC初始濃度相同的DOM溶 液的吸附,從吸附量和吸附百分率來看,紫外光譜法 測定值較TOC分析儀測定值大些(圖3)。此實驗 結(jié)果與文獻(xiàn)報道的一致[23]:即DOM發(fā)生吸附分異 現(xiàn)象[24],芳香性和疏水性組分被優(yōu)先吸附,親水性 組分留在溶液中。那些紫外吸收強的芳香性組分能 被鐵礦物優(yōu)先吸附,說明該組分芳香性較大且疏水 性較強。
  
  
  
  
  
  2·3·2　吸附等溫方程
  
  采用線性模型、Freundlich模型和Langmuir模 型對表2數(shù)據(jù)進行分析。表3列出DOM吸附等溫 線的擬合結(jié)果。圖4為針鐵礦對DOM的吸附等溫 曲線。從表3可以看出:(1)紫外法測定的吸附等溫 線,線性模型和Freundlich模型都能較好的擬合, 如Freundlich參數(shù)n值為1·02,n≈1,說明吸附等 溫線呈線性;(2)TOC分析儀測定值的吸附等溫線 符合Freundlich模型,n值為0·97,說明TOC測定 值表征DOM在針鐵礦上的吸附過程時,表現(xiàn)出一 定的非線性;(3)DOC濃度紫外法測定值表征時, DOM吸附等溫線Kf增加了一倍,說明針鐵礦對紫 外吸收強的DOM疏水性組分的吸附特別強。
  
   
  
  Kaiser[24]在研究中發(fā)現(xiàn),DOM在針鐵礦表面 上的吸附等溫線符合Langmuir方程,而且疏水性 組分的吸附較親水性組分強。本文DOM吸附等溫 曲線采用Langmuir模型擬合的效果較差(文中未 列出),而采用線性模型擬合的效果較好,可能的原 因是DOM濃度較低,在低濃度時Langmuir模型近 似線性。例如Kaiser研究采用的DOC濃度較之本 文實驗中采用的濃度高1個數(shù)量級。此外,本文實 驗條件之一的pH在7·5附近,正好位于鐵礦物凈 電荷零點pHpzc附近。針鐵礦對DOM的吸附為多 種機制并存,近于電中性的礦物表面則因水化膜減 薄而有利于DOM疏水性組分進入礦物表面,使得 吸附得到強化。
  
   
  
  2·3·3　鐵氧化物礦物對DOM的吸附機制 溶解性有機質(zhì)可以依據(jù)極性、疏水-親水性和酸 堿性等進行分類[25]。DOM中各組分因在理化性質(zhì) 和結(jié)構(gòu)特征上的差異導(dǎo)致礦物對DOM的吸附機制 不同[26]。DOM的疏水組分主要是脂肪鏈烴類,而 親水組分主要是碳水化合物,本文熱水提取的 DOM疏水性較強。DOM的疏水酸性組分大致與 富里酸和胡敏酸組分相當(dāng)。Parfitt等[27]采用紅外 光譜法對富里酸在針鐵礦上吸附的研究表明,富里 酸可以通過COO-基團與針鐵礦上的OH結(jié)合而進 行吸附。溶液pH值隨著有機酸在礦物表面上吸 附的增強而升高,表明富里酸的COO-基團對礦物 表面的OH功能團發(fā)生了替換作用。Gu等[28]測 定一種池塘水中DOM在鐵氧化物上的吸附熱,并 結(jié)合紅外光譜和13C核磁共振分析對DOM吸附機 制進行深入研究,證實DOM的羧基和針鐵礦羥基 的配位交換是主要結(jié)合機制;尤其是在酸性或微 酸性條件下,更有利于配體交換吸附的進行。本 文實驗中pH升高幅度不大(6·5~7·5)。因此,盡 管DOM的羧基與針鐵礦羥基的結(jié)合也是礦物/ DOM界面的結(jié)合機制之一,但它不是主要的吸附 機制。
  
  許多研究表明[28-31],DOM吸附主要受DOM的 酸性控制,與芳香性的相關(guān)性并不強。但McCarthy 等用紫外光譜法的研究表明,DOM芳香性與酸性 疏水性有一定的正相關(guān)性[32]。DOM疏水組分會在 礦物表面優(yōu)先吸附[33-35]。因此DOM吸附主要來自 芳香酸性組分和長鏈烴疏水性組分在鐵礦物上吸附 的貢獻(xiàn)[36],而且多種吸附機制并存,并發(fā)生吸附分 異現(xiàn)象。本文實驗中由DOM紫外光譜法測定值計 算的吸附效率較TOC分析儀測定值計算的吸附率 高。由于紫外光譜法測定的DOM濃度主要反映 DOM芳香性組分,說明芳香-疏水性組分參與了吸 附作用,并與DOM酸性疏水性組分有一定的正相 關(guān)性。例如,由DOM芳香性組分表征的吸附等溫 方程近于呈線性(n=1·02)。DOM疏水性組分因 憎水鍵作用而傾向于在礦物表面上吸附,特別在礦 物表面呈電中性時礦物表面水化膜減薄或消失,使 得范氏力起作用,則會強化礦物表面吸附。顯然,在 本文pH值約7·5的實驗條件下,DOM在鐵礦物表 面上的吸附主要受到憎水鍵和范氏力的協(xié)同控制, 吸附等溫線近于呈線性還可能與此有關(guān)。
  
  3　結(jié)論
  
  (1)鐵氧化物的表面荷電性、吸附質(zhì)的pKa和 極性都會影響礦物/水微界面的吸附作用機制。鐵 礦物對苯酚的吸附模式單一,范氏力起作用,還因苯 酚分子的親水性較強而吸附量較小。鐵礦物對 DOM的吸附多種模式并存,在通常條件下配體交 換、憎水鍵和范氏力在DOM吸附中起著重要作用, 故DOM吸附量較大。鐵礦物表面荷電性對苯酚、 DOM吸附的影響顯著,由于苯酚吸附機制單一,因 而受到的影響更明顯。本文pH在7~8近于pHpzc 的實驗條件下,苯酚的吸附達(dá)到了最大值;DOM吸 附則因礦物表面呈電中性使得范氏力起著作用而得 到強化。
  
  (2)鐵氧化物對DOM的吸附發(fā)生分異:DOM 紫外法測定值,主要反映DOM芳香組分,DOM中 大部分的非芳香組分沒有被反映,造成了測定誤差 較大。因此針對組分異質(zhì)性高的DOM,應(yīng)該采用 TOC分析儀準(zhǔn)確測定DOM溶液濃度吸附前后的 變化,才能較客觀準(zhǔn)確地揭示鐵礦物對DOM整體 的吸附規(guī)律。鐵礦物對DOM的吸附中,一般在酸 性微酸性條件下DOM的羧基與脂肪鏈烴在礦物表 面上發(fā)生協(xié)同吸附,使得鐵礦物表面發(fā)生有機質(zhì)化 與疏水性化,從而增強了對苯酚等疏水性有機物的 吸附固定與減毒作用,具有重要的環(huán)境生態(tài)意義。 但在pH值約7·5的實驗條件下針鐵礦表面近于電 中性,有利于DOM疏水性組分的吸附,因而憎水鍵 和范氏力起主要貢獻(xiàn),而且吸附等溫線近于呈線性 還可能與此有關(guān)。
  
  References:
  
  

  略 

  來源：中國化學(xué)試劑網(wǎng)