重金属离子竞争吸附特性的研究进展

许秀云

摘 要：通过分析国内发表的多篇根据不同物质、不同类型的吸附剂对重金属竞争吸附的各方面的研究成果及理论文章，笔者对重金属离子竞争吸附特性的问题进行了汇总分析。因与自身工作岗位息息相关，笔者特借本文对研究分析结果予以表述，并对竞争吸附的发展方向进行展望。

关键词：吸附剂 ;重金属离子;竞争吸附

1  前言

随着我国国民经济的快速发展，环境中重金属对人类健康构成的潜在威胁已越来越多地引起了广泛关注。许多国内学者对重金属在土壤、水、岩石等上的吸附行为进行了研究，發现不同金属离子对土壤、水、岩石等存在竞争吸附。本文主要综述了国内发表的详细论述根据不同物质、不同类型的吸附剂对重金属竞争吸附的各方面的研究成果。

2 不同物质中不同类型的吸附剂对重金属竞争吸附的研究成果

2.1水中不同类型的吸附剂对重金属离子竞争吸附特性研究成果

天然水体是自然界受重金属污染的主要生态系统之一。进入水体的重金属污染物绝大部分以一定速率沉积于底泥当中。在这一过程中，吸附作用对水体中重金属的形态分布、迁移转化、归宿以及水体重金属污染的控制等都起到了十分重要的作用。

2.2不同土壤对重金属离子竞争吸附特性的研究成果

污水灌溉、污泥的土地利用、农药化肥的施用、冶炼等人类活动使大量的重金属元素进入土壤，造成土壤重金属元素的复合污染。进入土壤的重金属可以被植物吸收，进入食物链，也可在一定的条件下向下迁移污染地下水，威胁生态环境的平衡和人类健康。吸附是重金属元素在土壤中积累的一个主要过程，是个溶质由液相转移到固相的物理化学过程，其决定着重金属在土壤中的移动性、生物有效性和毒性。许多国内学者对重金属在土壤上的吸附行为进行了较为深入的研究，发现不同金属离子对土壤表面存在竞争吸附，并分析研究了竞争吸附的作用机理。张金池等采用等温吸附法，研究了重金属铜、铅、镉、镍在膨润土中的吸附特征。结果表明膨润土对铜、铅的吸附明显强于镉、镍，吸附强度大小顺序为Pb2+>Cu2+>Ni2+>Cd2+。其中双组分竞争吸附表明，由于Pb2+、Ni2+、Cd2+的存在使黏土矿物对Cu2+的吸附产生不同程度的影响。100mg/LCu2+对Pb2+影响较小，却能完全抑制黏土矿物对Cd2+和Ni2+的吸附。

2.3天然沸石对重金属离子竞争吸附特性的研究成果

由于沸石独特的空间结构，沸石施入土壤中，可以增加土壤对铵离子、钾离子等阳离子的吸附能力，减少养分损失，提高肥料利用率;钝化土壤中的重金属离子，降低其生物有效性。胡克伟等以天然沸石为吸附剂，以Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+4种重金属离子的混合溶液体系为吸附质，开展了天然沸石对重金属离子的竞争性吸附特性。结果表明，与单一离子体系比较，沸石在竞争体系中对Cd2+、Zn2+ 、Cu2+、Pb2+4种重金属离子的吸附量均呈下降的趋势。竞争体系下，其它重金属离子的存在显著地抑制了沸石对Cd2+的吸附，而对Pb2+的吸附几乎没有影响。天然沸石对4种重金属离子的富集系数，其大小顺序依次为Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。

2.4生物吸附对重金属子竞争吸附特性的研究成果

生物吸附法是利用生物体或其衍生物吸附废水中的金属离子。生物吸附作为处理重金属污染的一项新技术，在工业或实际技术运用中，固定化微生物与自由的悬浮细胞相比，有很多优点。朱一民等以Mycobacterium phlei菌为吸附剂，以Pb2+，Zn2+，Ni2+，Cu2+4种离子的混合溶液体系为吸附质，开展了重金属离子在水相中的吸附规律。结果表明，Mycobacterium phlei菌株对水相中的这四种重金属离子均有一定的吸附作用;吸附过程均在10 min内就达到平衡;pH对吸附过程影响较大，在pH=3.0～4.0时，Mycobacterium phlei菌对这四种金属离子吸附效果最好;其重金属离子在Mycobacterium phlei菌上的吸附的选择性大小的顺序为：Pb2+> Zn2+> Cu2+> Ni2+。

2.5粉煤灰对重金属离子竞争吸附特性的研究成果

粉煤灰是一种高分散度的集合体，是人工火山质材料.它由大小不等、形状不规则的粒状体组成，其粒径在0.5～300.0μm之间。它是燃煤电厂常年不断的排出物，数量很大，严重污染环境。从国家相关部门的统计数据中不难发现，我国燃煤电厂每年排出的粉煤灰高达数千万吨以上。孙贤斌等学者选取淮南市洛河发电厂灰场的粉煤灰和粗沙、细粉沙、菜地土颗粒物，在不同的pH和颗粒大小条件下，通过室内实验，探讨了粉煤灰对Cu2+和Zn2+的吸附特性。结果表明，粉煤灰与粗沙、细粉沙、菜地土3种颗粒物对重金属Cu2+ 和Zn2+吸附作用比较的结果显示，颗粒物对重金属Cu2+ 和Zn2+吸附作用受颗粒物本身物质组成、粒径大小和pH条件三个因素影响。

3  研究展望

综上所述，目前对土壤、水、岩石等重金属离子的研究多用分配系数、吸附等温式等经验方法，这些方法并没有描述金属离子与土壤、水、岩石表面官能团的反应机理，使各种研究的结果带有猜想性，总的来说并不统一。大多数研究由于其没有考虑到化学因子（如pH值）时空变化对吸附反应的影响，使研究的结果具有一定的局限性。笔者认为，在今后的研究工作中，应当加强以下几方面的工作：首先，应当加强多因子综合作用影响下金属离子竞争吸附的研究;其次，要注意总结重金属离子在固-液界面上的微观作用过程;再次，要注重有机物质尤其是持久性有机污染物与重金属离子之间的相互影响研究;最后，要总结出重金属离子在固-液界面上吸附的理论和模型。

参考文献：

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