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介孔二氧化硅改性蒙脱土包含一个联合螯合配体对重金属离子的吸附研究

介孔二氧化硅改性蒙脱土包含一个嫁接的螯合配体

对重金属离子的吸附研究

（Mary Addy, Bradley Losey, Ray Mohseni, Eugene Zlotnikov1, Aleksey Vasiliev*）摘要：论文研究目的是在有机黏土的基础上一个新的吸附剂的开发与螯合共价配位

体吸附在粘土矿物表面。螯合配体在粘土结构中的存在可显著的提高其固定废水中被污染污泥的重金属离子的能力。蒙脱土、高岭土被选作为可膨胀的和非膨胀的粘土矿物的典型实例。使用氧化物的连续改性与联合络合剂的改性组成两步式改性步骤对粘土矿物进行改性，二氧化硅和氧化铁用来改性未加工的分散的粘土矿物，与四乙氧基硅烷和硝酸铁溶液反应。一个螯合配位体,氮-3-三甲基丙基乙二胺三乙酸三钠盐,被引入空的层间域并在水溶液中改性粘土矿物。有机黏土净化废水的效率通过很多前处理的样品在实验室进行测试,也就是,有机粘土矿物是用最高的特定螯合剂来加载。实验是以污水模拟包括单一或混合的重金属离子来进行。改性后的有机粘土显示了对重金属阳离子的高吸附容量甚至在酸性的介质中。这篇文中提供的改性方法可以用于合成高效吸附剂及其在受污染地区的应用。

关键词:蒙脱土；高岭土；有机粘土；重金属阳离子；吸附；环境保护

1 引言

环境保护要求经济上可行的、高效的材料来吸附重金属离子。自然产生的丰富的粘土和粘土矿物有很好的潜力, 然而也有阻碍,通过把重金属离子直接弱吸附在粘土矿物表面。这样的吸附主要是通过离子交换机制发生。未经处理的粘土的阳离子交换容量是不足够大规模应用。通过黏土吸附金属离子强烈依赖于介质的pH并在酸性溶液中变得更有效。

重金属离子更强大的粘合物在螯合剂的帮助下可能实现。对吸附用途而言，螯合剂应该在固体载体上固定。这种类型的吸附剂可能潜在的从酸性介质中提取重金属离子。使用粘土的主要障碍是作为螯合物的载体只有相对较小的表面来供配位体固定。

层状粘土矿物的孔隙率可通过柱撑来提高,这必须要求粘土矿物是成柱状的夹层化合物防止在应用期间脱水崩溃。柱子之间的间距应足够大允许可以参与的分子接近。即就我们而言，螯合配体的生产过程应该是可伸缩的和廉价的。因为粘土是自然的产品,它们的属性变化可能是重要的,因此,生产过程应该采用合理变化的性质和原始粘土的组成。

回顾德斯特范丽斯和汤姆林森(2006)的文章,他们总结了各种柱撑路线，最广泛的传统的路线是与多价元素无机阳离子的柱撑,如铁、铝、锆、铬等。无机阳离子可以单独使用或混合使用。所有这些文献都报道了BET比表面积的显著增加。在梅斯等(1997)的文章中,制备出最终的产品结合微孔容和全部的BET比表面积为383平方米每克。通过袁等描述蒙脱土与四氯化钛在碱性条件下柱撑增加整体BET比表面积从35.1到323.2平方米每克(2006 a,2006 b)。但是很少广泛使用,，未来配位体嫁接的一个有前途的柱撑路线是基于各种溶胶-凝胶的改性过程。文献资料表明,总BET比表面积通过这一过程可能会超过700平方米每克。粘土矿物分散在乙醇中与四乙氧基硅烷（TEOS）溶液发生反应。碱性或酸性水解导致硅酸盐离子的形成。与无定形氧化硅三维网格的形成。非晶型硅在粘土矿物的层间可能会形成柱状。然而,文献中没有发现证据说明硅域被定位仅在层间。

引入表面活性剂进入TEOS 过程允许做模板的异质结构。在夏等(2009)的文章中指出,

水热法过程中使用十六烷基三甲基溴化铵来实现蒙脱土的双模态介孔结构。加载的表面活性剂超过临界胶束浓度。插入这些微粒进入层间域并进一步与TEOS加载，水解导致硅层插入胶团的形成。在中温度下煅烧去除有机成分和多孔粘土异质结构的形成。

文献大部分致力于粘土矿物改性考虑了各种类型的蒙脱土。有关高岭土改性的文章发表很少。Bhattacharyya和Gupta(2008)报道了改性高岭土和蒙脱土在污水中吸附重金属离子的应用。作者总结了粘土矿物对吸附重金属离子的应用是经济可行的。改性后粘土矿物的吸附能力明显增加。

有机黏土是非常有前景的矿物材料,在自然科学和工程的各个领域可能会发现很多应用。现在的工作中,我们用一个两步式过程来研究粘土矿物的改性,即连续柱撑和配位体螯合。我们联合氧化物改性与嫁接一个螯合剂到两个丰富的粘土矿物的表面,即蒙脱土和高岭土。使用高岭土和蒙脱土揭示了影响膨胀趋势是在最终有机黏土吸附剂重金属离子的有效性上。这项研究集中在粘土矿物改性以及它们适合吸附废水中重金属离子。

2 实验

2.1 材料

高岭土(Kt),四乙氧基硅烷(TEOS),(C2H3O2)2Ni·4H2O,(C2H3O2)2Cd·2H2O和(C2H3O2)4Pb是购自于奥尔德里奇(密苏里州圣路易斯,MO)。蒙脱土k-10(Mt)购买于Acros Organic(Geel,比利时)FeCl3· 6H2O,Fe(NO3)3·9H2O, CuSO4·5H2O,ZnCl2是购自费舍尔科学院(匹兹堡,PA)。十八烷基氧乙基三甲基氯化铵(TCI美国,波特兰,OR)是用于有机改性。一个螯合配位体, 氮-3-三甲基丙基乙二胺三乙酸三钠盐(TMS-EDTA),从Gelest有限公司获得(莫里斯维尔,PA)。

2.2 方法

2.2.1 氧化铁改性

通过袁等报道（2006a），使用一个简单的改性方法把氧化铁引入到Mt和Kt中(见表1中样品2和5)，取原始的Mt(1)或Kt(4)(10g)分散到55毫升去离子水中，在1000 rpm下搅拌。连续搅拌下将碳酸钠(6.5g)溶解在50毫升0.2mol的硝酸铁溶液中,直到混合均匀。将混合物老化26h。然后逐滴加到已分散好的粘土矿物中，在60°C下搅拌2h。样品在室温下老化20 h后,用去离子水清洗、过滤、干燥、在300°C下煅烧3 h。

2.2.2 二氧化硅改性

原始蒙脱土或高岭土(10g)分散于64毫升的去离子水中，然后在1000 rpm下大力搅拌。在20毫升异丙胺溶液中加入TEOS(60g)和十八烷基氧乙基三甲基氯化铵(9.7g)，慢慢地加到已

分散好粘土矿物中形成凝胶，通过添加氨溶液调节反应混合物的pH到10,然后搅拌2 h。将产品(3和6)过滤，用去离子水洗、干燥,在300°C 下煅烧3 h。

2.2.3 螯合配位体的嫁接

在配位体1-6表面进行的嫁接是根据瓦西里耶夫等(2009)描述的步骤进行。在图1中演示了移植过程和产品7-12的结构。

2.2.4 重金属离子的吸附

对吸附的研究,配制金属盐溶液含5.0ppm金属浓度。对于Pb4+，选择溶液浓度为71.0 ppm 由于仪器对这种金属有更高的检测限制。所有的金属盐除了(C2H3O2)4Pb被溶解在去离子水中外。为了防止解，(C2H3O2)4pb溶液是用浓缩的硝酸酸化到pH=3.5。为研究不同金属离子的相对吸附, 用被酸化的水配制一个溶液中混合有六种金属盐其总金属离子浓度为42.3 ppm。这溶液通入装有一定体积的改性粘土矿物样品9(0.75 g)使用一个卡特盒式蠕动泵(热费希尔科学,巴林顿,IL)在恒定的每分钟15毫升的平均率下搅拌。每小时取出一部分溶液了来分析残留的金属含量。

2.3 技术表征

1-6的多孔结构用康塔公司的新星孔隙度仪(Boynton Beach,FL)来研究。通过在-196°C下氮气的BET吸附来测定，测定前,样品要在300°C下真空脱气3h。总孔隙体积和孔隙大小分布使用BJH方法来计算；微孔体积通过DR方法来确定;固定在表面配位基的数量是通过C,H和N的量来计算；元素分析是由罗伯逊Microlit实验室提供(Ledgewood,NJ)；红外光谱是使用日本岛津公司红外辐射21光谱仪来分析(日本岛津公司集团,日本京都)；DSC数据用DSC分光光度仪器来获得(沃尔瑟姆,MS)；TGA分析用TGA 7分光光度仪来实现(沃尔瑟姆,MS)；热分析研究是在氮升温速率在每分钟10°C下进行。DSC的温度范围是20-600°C和TGA在20-700°C。重金属离子的浓度使用AA- 6300原子吸收分光光度计来测定(日本岛津公司集团, 日本京都)。

3 结果

3.1 氧化物改性

3.1.1 引入氧化物的数量

Mt比Kt有明显的较高的容量(Fe2O3和SiO2)(见表1)。两种粘土吸附二氧化硅的数量高于

氧化铁的数量(表1)。

3.1.2 孔隙度

用吸附等温线来计算样品1-3的BET比表面积均显著高于相应的样品4-6(见图2)。然而，Mt的硅改性(样3)降低了BET比表面积。实验后平均孔隙半径没有改变除了Kt的铁氧化物改性(见表1)。

Fig. 2. BET isotherms and pore size distributions of samples 1–3 (a) and 4–6 (b).

3.2 固定的配位体

原料1和4几乎没有配位体的容量(见表1)。三氧化二铁改性的粘土矿物(2和5)显示了更高的TMS-EDTA负载而硅改性增加了固定容量(3和6)。在所有的实验中,Mt比Kt有更高固定容量。尤其是样品3的TMS-EDTA负载是20.2%高于样品6。

3.3 热分析数据

样品9的DSC曲线(见图3)显示三个吸热效果(ΔH,J/g)：213(6.9)；318(3.7)；350(3.8)。这个样品的TGA热谱图(见图4)显示一个微小的损失在加热到180°C(0.5%)时。在180°C—317°C 范围质量损失为12.8%。然后质量损失速率变缓慢，在700°C时质量损失高达22%。

3.4 红外光谱

样品1和9的红外光谱有铝硅酸盐带状谱线特征在792-806 cm?1(νsSi\O)和1051- 1053cm?1(νsSi\O\ Si)(见图5)。9的谱线第一个带状也可以归因于νasSi\C的TMS-EDTA固定。此外,其光谱包含的弱带归因于有机组分的振动(cm?1):2852和2920(νCH2),1560和1655(νCOO?)。

3.5 重金属离子的吸附

经过吸附剂9柱撑后，所有单一金属的浓度水平显著降低(见表2)。对于金属混合物,观察到Fe3 +阳离子普遍的吸附。

4 讨论

4.1 氧化物的改性

在Mt和Kt的孔隙度上，1和4的BET等温线显示了明显的差异(见图2)。4的BET等温线是典型的无孔材料。Kt作为一个无孔原始材料，这个结果与文献数据一致。与Kt相比, Mt的BET等温线是典型的介孔结构。它接近IV型等温线且有明显的滞后现象，表明有一个相对高的孔隙体积。

氧化铁改性的两种粘土矿物都显著增加了比表面积和孔隙度在一个相对少量的氧化物的引入(见表1)。与Kt相比，引入三氧化二铁的总数量是更高的。表1的数据，以及样品2的BET等温线，与文献有很好的一致性。并证明了在改性后Mt的孔隙度有显著的增加。样品2的BET等温线是一个混合的II + IV型的斜坡，逐步增加范围在P/Po = 0.1-0.4。这种形状是宽的孔隙大小分布的特征。孔的形状是圆柱形，作为可见的依照IUPAC分类从H1类型的滞后现象。通过氧化铁改性的样品1能定义为柱撑剂。

对于Kt，一个多孔结构的发展也通过BET等温线清楚地表明。图2样品5显示了一个明显的滞后回线，而通过观察几乎没有滞后带的是原始粘土矿物4。这个结果并不意外，这种粘土矿物是非膨胀型的。然而,Al-Harahsheh等(2009)报道了Kt处理的类似的方法。

原始Kt的剥落可以增加总比表面积。可能无法通过氮分子来检测微孔，据报道在这文中高岭土与(3-氯)三乙氧基硅烷反应后和在中等温度下煅烧。Kt的多孔结构的发展也在几个最近的出版物被报道。Kt粒子的表面电荷强烈依赖于pH值和溶液的离子强度。在低pH值下,一个可以预测的粒子的边缘阳离子和表面的阴离子。在碱性介质中Kt与铁盐反应可能导致最初水解铁离子的吸附种类如[菲(Fe(H2O)5(OH)]2+，[Fe(H2O)4(OH)2]+存在，等等。在高pH值条件下,边缘获得负电荷(周和甘特,1992)和静电力应该促进铁阳离子类型吸附在粒子的边缘。该实验的结果证明Kt有形成介孔结构的能力，尽管它有非膨胀属性。与样品2相比，样品5在等温吸附线上的滞后形状已经混合了H1-H3型等温线显示了圆柱和狭缝孔隙的存在。

然而氧化铁改性既增加了Mt的总BET比表面积也增加了孔隙度，硅改性矿物也出人意料地减少了它们(见表1)。应该指出的是,对于两种粘土矿物，引入硅的总量远高于氧化铁的总量，使用TEOS和表面活性剂通过二氧化硅来改性Mt已经早有报道了。李等人(2009a，2009 b)定义了这种产品为硅柱撑粘土矿物。在李等(2009a)人的文中，这样的材料被定为粘土石英复合材料。不幸的是,在这两份报道中,大量起作用的TEOS没有提到。考虑到高数量的TEOS 纳入粘土矿物的结构中,我们建议获得的材料是一个复合物而不只是简单地有柱的粘土矿

物。这种复合物中硅的组分可能是减少孔隙度的原因由于部分二氧化硅填充到层间。对于Kt，样品6的BET等温线是呈阶梯形状(类型VI)，这表明，两个单层分子形成和证明了双峰孔隙大小的分布。该产品形成具有低孔隙度主要是通过微孔。这结果一个可能的解释是Kt 粒子和独立的TEOS二氧化硅的形成。因此，这种方法在高岭改性上不是有效的。

4.2 配位体的固定

原始Kt显示非常低的固定容量对于有机分子由于其几乎无孔结构。少量的TMS-EDTA 可能是固定在颗粒的外表面。如果我们考虑TMS-EDTA的一个分子的体积(386.18 ?3，计算使用斯巴达06年的软件)，在Kt中总孔隙体积(见表1)几乎是低于固定分子总体积的三倍。相比之下，Mt的高孔隙度应该能够在微孔中固定TMS-EDTA，然而，尽管这种显著的结构性差异，在样品1中的配位体加载是显著不同于样品4的加载。很明显，即使对于可膨胀的粘土矿物，位阻仍限制了潜在固定位点的可接近性在层间等大分子中如TMS-EDTA。

固定配位体的总量通过氧化铁或二氧化硅强烈影响粘土矿物的改性。因此，在Kt中引入14%的三氧化二铁，在Mt中引入42%，这增加了粘土矿物的固定容量分别为175%和320%。这样的一个显著的效应可能涉及到位阻的消失，使得几乎所有层间域接受TMS-EDTA。对于硅改性粘土矿物，相比原始样品，总的特定TMS-EDTA加载增加了一个因素> 25。这种效果不能被解释为比表面积的增加。值得一提的是，在3和6中每nm2TMS-EDTA的加载高于介孔硅胶本身(瓦西里耶夫等,2009)。也许，TMS-EDTA一个很重要的部分是在微孔上嫁接，使用BET方法无法计算其表面积。

Mt红外光谱的比较和有机改性Mt 9清楚地证明了物质中有机分子的存在。样品9的热分析显示了在700°C时质量损失约为总质量的23%。如果我们假设切断硅\碳结合的配体分子,这个数量与TMS-EDTA的总质量加载是相当一致的。

有机改性Mt的DSC模式(见图3)显示了三个定义明确的吸热峰，可能原因是由于固定配体的多步分解。没有文献数据表TMS-EDTA的热性能。第一个峰的温度是非常接近EDTA 的分解温度(237- 245°C)。TMS-EDTA的热破坏是一个多步骤的过程，包括C\N键初始解裂，伴随着羧基的脱羧(Martell等，1975)。此外，第二个和第三个峰是大部分混合有机/无机材料的分解区，可能归因于Si\C键断裂。因此，固定配体的热分解是一个复杂的三步式过程。或者，多个峰值可能源自多相自然得到的材料，这里TMS-EDTA分子可能被固定在二氧化硅和粘土矿物的表面。

4.3 重金属离子的吸附

螯合配体的高负载说明了一项技术——环境保护中有效吸附剂的设计。在水净化中用粘土矿物吸附重金属离子是一个众所周知的技术(Alvarez-Ayuso and Garcia-Sanchez, 2003; Gupta and Bhattacharyya, 2008; Yavuz et al., 2003)。在低pH值条件下，粘土矿物表面是被质子化了，成为带正电荷的物质，这阻止了金属阳离子的吸附(Mathialagan和Viraraghavan,2002)。与有机螯合配体可以形成更稳定的复合物。尤其是Zn2+，Cd2+，Ni2+和Cu2+与EDTA配合物的log K值分别为16.5，16.6，18.6和18.8。Fe3+离子与EDTA形成更加稳定的配合物（log K= 25.7)。相比之下，log K的范围对于金属阳离子的反应与阳离子交换量位点在Mt表面是非常低的。因此，对于带负电荷位点它们的范围值在2.37-2.56之间。对于中性面OH?组,它们仍然较低(顾等，2010)。

我们研究了四个二价(Zn2+，Cd2+，Ni2+和Cu2+)，一个三价(Fe3+)和一个四价的(Pb4+)重金属阳离子的吸附在样品9中从单个的盐溶液到它们的混合物。表2列出了水溶液中个别重金属离子的柱吸附结果。改性Mt对所有单重金属离子的吸附是相当高的。吸附后在洗脱液中金属的浓度是初始浓度的0.1-4.3%.

含铅(IV)化合物属于不常见的环境污染物的。Pb(IV)在土壤中的一个来源之一是四乙基

铅Pb(C2H5)4作为燃料中的一种抗爆添加剂剂在过去的使用。在当代,这添加剂在大多数国家是禁止使用的。在世界上。四醋酸铅是在中性溶液中水解,仅溶于酸性介质中。通常,在低pH 值条件下粘土矿物不能有效地吸附金属阳离子,然而,有机黏土样品9显示了对金属阳离子的高吸附效果甚至在酸存在的条件下。

工业废水通常包含很多混合污染物。吸附选择性的估计,酸性重金属盐混合物的净化在9中列满。洗脱液样品的分析显示了一个可取的Fe3 +阳离子吸附在EDTA金属配合物稳定性上与文献数据是一致的。(表3)。

5。结论

通过用氧化铁改性蒙脱土和高岭土获得多孔材料。改性后的粘土矿物包含微孔和孔容。二氧化硅改性的粘土矿物导致了混合粘土矿物硅复合材料的孔隙度更低。这种复合材料的一个令人关注的特征是一个非常高的螯合配位体的联合,氮-3-三甲基丙基乙二胺三乙酸三钠盐。嫁接的硅改性蒙脱土被成功地用于重金属阳离子的吸附从它们单个和混合的盐溶液中。

致谢

在论文准备中，我们感谢J.Wardeska教授的慷慨援助，感谢ETSU荣誉学院的师生们热情的帮助。

沉积物中重金属的生物有效性研究综述

沉积物中重金属的生物有效性研究综述张学辉1，陈爱华1，宋端阳1 (大连水产学院，大连，116023) xhz19810@https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html, 摘要：本文综述了沉积物中重金属的生物有效性的研究，主要包括重金属污染常用评价体系，沉积物中重金属的存在形态，以及生物对重金属的生物利用等方面。同时对沉积物中重金属的生物有效性研究进行了展望。关键字：沉积物重金属生物有效性近年来,随各种工业废液排入水体,其中重金属的含量越来越高,严重影响着人类及其它生物的健康与生存,如汞、砷、铬能引起神经系统疾病和有致癌作用。海洋沉积物是进入海水中许多化学物质的主要归宿地，海洋沉积物环境质量研究自上世纪8O年代以来已成为国际重要研究领域[1]。在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性，对积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题[12]。一、沉积物中重金属污染的评价体系及存在形态 1.1沉积物中重金属污染的评价体系对于沉积物中重金属污染的研究，近年来出现了许多从沉积学角度提出的污染评价方法，如地累积指数法(Geoaccumulation Index)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)及Hilton 等的回归过量分析法(Excess after Regression Analysis)．我国学者贾振邦等应用模糊集理论(Theory of Fuzzy Subset)和脸谱法(Face graph)对沉积物中重金属进行了评价。上述评价方法代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法。潜在生态危害指数法和地累积指数法是两种比较常用的评价体系。 1.1.1潜在生态风险评价潜在生态风险指数法是瑞典学者Haknson[3]于1980年提出的，它是划分沉积物污染程度及其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的方法，通过测定沉积物样品中有限数量的污染物含量进行计算。潜在生态风险指数值可反映表层沉积物金属的含量、金属污染物的种类数、金属的毒性水平及水体对金属污染的敏感性。生态风险指数法在我国的应用已较为广泛，不少文献介绍了利用该法进行水域生态风险性分析和评价，并对水域的生态风险性进行定量分析作出了有益的尝试。其计算公式如下： -1-

十一氨基十一酸改性蒙脱土的制备及其表征

第38卷第3期2010年3月化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 138No 13 ?77? 作者简介:郝黎霞(1984-),女,在读硕士,研究方向,尼龙/蒙脱土纳米复合材料研究。联系人:胡国胜,教授,博士生导师。十一氨基十一酸改性蒙脱土的制备及其表征郝黎霞　王标兵　胡国胜3 (中北大学高分子与生物工程研究所,太原030051) 摘　要　以阳离子表面活性剂—十一氨基十一酸对钠基蒙脱土(Na 2MM T )进行了改性。对制得的阳离子有机蒙脱土(OMM T )进行了红外光谱(IR )、XRD 分析以及粒径分布测试,分析结果表明,阳离子表面活性剂已进入蒙脱土的片层间,将蒙脱土片层间距撑大,并且OMM T 由亲水性变为了亲油性,这为聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料和防沉剂的开发提供了一个新的方向。关键词　十一氨基十一酸,有机蒙脱土,纳米复合材料,表征 Preparation and characterization of the organic montmorillonite with 112aminoundecanoic acid Hao Lixia Wang Biaobing Hu Guosheng (Instit ute of Macromolecules &Bioengineering ,Nort h University of China ,Taiyuan 030051)Abstract The organic montmorillonite was prepared by incorporating cationic surfactant 112aminoundecanoic acid to the commericial sodium montmorillonite.The spectra of IR 、XRD and granularmetric analysis showed that the organic a 2gent had intercalated into the layers of MM T ,interlayerspacing was enhanced.In addition ,the organic montmorillonite had better dispersibility in the organic solvent .This study provided a new direction to development of polymer/layered silicate nanocomposites (PL SNs )and antisettle agent. K ey w ords 112aminoundecanoic acid ,organic montmorillonite ,nanocomposite ,characterization 纳米蒙脱土是2∶1型层状硅酸盐粘土矿物,其单位晶胞由1个铝氧八面体夹在2个硅氧四面体中间,层间吸附一些阳离子,有很高的离子交换活性,其整个结构片层厚约 1nm [1]。蒙脱土与聚合物在纳米尺度的复合使材料具有比重轻、耐热性好、阻隔性、耐老化性及阻燃性优良等特点,并且复合材料具有较好的尺寸稳定性和透明性[2]。但是由于蒙脱土表面的亲水性,不利于其在有机相中分散以及被有机相润湿,限制了它的应用,为克服此性状,必须使蒙脱土表面呈疏水性[3]。蒙脱土片层表面有过剩的负电荷,能够吸附阳离子;而蒙脱石的端面带有可变电荷,可变电荷随p H 值的变化而变化,这是天然蒙脱石物化性质呈现多样性的关键因素,它源于晶体中O H 2基团在碱性介质中H + 的解离 [4] ,这就使得其在一定的条件下可以吸附阴离子[5]。因此,研究新型表面活性剂改性蒙脱土的插层效果,从而筛选出性价比优良的表面活性剂制备有机蒙脱土,是一个值得研究的课题。 1　实验部分 111　材料与仪器 (1)原料:钠基蒙脱土(Na 2MM T )YH 2E ,浙江宇宏粘土化工有限公司;阳离子交换容量90mmol ?(100g )-1 、112氨基十一酸,纯度>96%,中北大学高分子研究所自制;无水乙醇 (分析纯)以及一些其它化学常用试剂。 (2)仪器:电子分析天平(BS124S 型,德国Sartorius 公司);傅立叶变换红外光谱仪(FTIR 28400S 型,Shimadzu 公司);X 2射线衍射仪(D/max 2RB 型,日本理学电机株式会社);超声波粒度分析仪(美国Brookhaven 90Plus 型)。 112　试验制备称取与纳基蒙脱土离子交换容量两倍相当的十一氨基十一酸3.6mmol ,用35%浓盐酸(摩尔比为1∶1～1∶2)在80℃下带搅拌质子化1h [6],然后将其加入100mL 体积比为50∶50无水乙醇与去离子水[7]溶胀的2g 纳基蒙脱土的圆底烧瓶中,水浴加热控制在80℃恒温3h ,搅拌速度一直控制为600r/ min 。最后趁热过滤有机蒙脱土,并用80℃的去离子水洗涤除去未插层的改性剂和氯离子,直至用AgNO 3检测无AgCl 沉淀析出,至少洗涤10次左右,最后用无水乙醇洗涤两次,再将所得产物在50～60℃普通烘箱中预烘2h ,再在80℃真空烘箱中烘干24h ,研磨粉碎,过200目筛备用。 113　测试方法 XRD 分析:采用日本理学电机株式会社的D/max 2RB 型X 射线衍射仪,Cu.Ka 辐射((=011542nm ),管电压40kV ,管电流100mA ,连续记谱扫描(扫描速度为1°/min ,扫描范围为 1～10°。蒙脱土层间距由Bragg 方程计算。

有机改性蒙脱土对氧化乐果的吸附

有机改性膨润土在有机磷农药废水处理中的应用研究杨性坤，岳闪闪，尚成江（信阳师范学院化学化工学院，河南信阳464000）摘要：以钙基膨润土为原料，经提纯钠化后用十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）进行有机改性，制得有机膨润土。采用批量平衡实验，研究了阳离子表面活性剂DTAB改性的有机膨润土及厡土对有机磷农药氧化乐果的吸附性能，并考察了pH、温度、吸附时间以及有机蒙脱土的用量对吸附的影响。结果表明，改性膨润土对水中氧化乐果的去除能力优于厡土，对50mL浓度为0.8g/L的氧化乐果溶液，在pH值为3.0、温度25℃、吸附时间30min、有机膨润土的加入量10g/L.条件下，对氧化乐果的去除率可达80.6%。关键词：有机膨润土；十二烷基三甲基溴化铵；吸附；去除率 Study on the Sorption of Omethoate from Water by Organobentonite YANG Xing-kun ,YUE Shan-shan,SHANG Cheng-jiang (College of Chemical Engineering,Xinyang Normal University,Xinyang 464000,China) Abstract: DTAB-bentonite was synthesized by inserting dodecyltrimenthylammonium bromide(DTAB) into the interlayer of bentonite mineral that had been purified and Na-modified. The sorption of organophosphorus pesticide omethoate by natural and DTAB modified bentonite was investigated using a batch equilibrium technique, and the effect of pH, temperature, contact time and dosage of modified bentonite were also observed. The results show that the sorption capacity of those modified to remove omethoate from aqueous solution seems to be more effective than unmodified sample, the omethoate removal rate reached 80.6% at a omethoate concentration of 0.8g/L in the water under the conditions of pH value 3.0, contact temperature of 25℃, contact time of 30min, and dosage of modified bentonite of10g/L. Keywords:organobentonite;DTAB; adsorption; removal rate 引言农药的使用促进了农业的增产增收，同时也对地下水及地表水造成污染，破坏了生态平衡，严重影响人类的健康和生存。因此，研究农药废水的治理有着重要意义。膨润土中主要矿物成分是蒙脱石，具有较强的亲水特性和吸附性能，但对水溶液中的有机物的吸附能力较差[1]。经改性后制得的有机膨润土对水中非离子有机物吸附能力显著增强，且随着改性剂碳链的增长而显著增加[2-6]。朱利中等[7-9]比较深入地研究了各种有机膨润土吸附水中非极性、弱极性、强极性及离子型有机污染物的性能、机理和规律。也有有学者研究了改性膨润土对不同农药的吸附特性及其去除效果[10-11]。本文研究了以DTAB改性制得的有机膨润土对氧化乐果的吸附性能，确立了吸附最佳工艺条件。 1 材料与方法 1.1仪器与实验材料主要实验仪器：D8/Advance型多晶X-射线衍射仪，德国Bruker公司；立鹤牌电热恒温干燥箱，山东潍坊医药集团股份有限公司医疗器械厂；KM快速研磨机，湘潭湘仪仪器有限公司；8411电动振筛机，湘潭湘仪仪器有限公司；FA2004电子天平，上海上平仪器公司；D2KW-4电子恒温水浴锅，

重金属植物修复技术概述

土壤重金属污染植物修复技术摘要：重金属是全球环境最重要的污染物之一，具有毒性强，不能为生物所分解，大多数也不能通过焚烧的方法从土壤中去除；能通过活性氧等的中介作用，导致植物氧化伤害，乃至死亡，而且能通过食物链在生物体内富集，进而危及人类身体健康等。本文概括了土壤重金属的来源和危害，并论述了植物修复技术的研究方向和优缺点以及未来的发展趋势。关键词：土壤重金属污染植物修复土壤是自然界赋予人类的宝贵资源，是人类赖以生存的物质基础，也是人类环境的重要组成部分，具有维持系统生态平衡的自动调节功能（1）。但是随着工业的发展和农业生产现代化，土壤重金属污染问题已成为全球各国共同面临的棘手问题。从1973年Wagner KH，Siddiqi 首次发表关于土壤重金属污染问题的文献以来，到现在经过了三十多年的研究历程。近十年来有关重金属在土壤、作物中的迁移、富集及对重金属污染土壤的治理和植物修复等问题引起了全世界学者的高度重视和深入研究（2~3）。土壤重金属污染不会被微生物降解、迁移性小、很难被清除、易在土壤中富集，一直备受人们的关注。土壤中重金属含量超过其环境容量时，一则对土壤中的微生物起抑制毒害作用。使土壤生产力降低；二则其直接作用于植物，使植物的生长、发育、繁殖受到影响。产量降低，产品质量下降；再则可先通过吸收富集于植物体内，然后通过食物链迁移至动物和人的体内，严重威胁动物、人类的生存健康。重金属不仅以单一元素污染土壤，当多种重金属在土壤中共存时，它们之间还存在协同、拮抗作用，而且随着污水灌溉以及农药、化肥、污泥的大量施用，进一步加剧了土壤的复合污染（4）。因此，研究土壤重金属污染的来源、形态、赋存形态及转化迁移规律，积极探索更有效、经济的污染测定技术和修复技术具有重要意义。一.土壤重金属污染的现状、来源和危害 1.1土壤重金属污染现状目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu为340万吨，Pb为500万吨，Mn为1500万吨，Ni为100万吨（5）。例如，日本农田土壤总污染面积为7030hm2，主要受Cd、Cu、As等重金属污染。据1993年中国环境状况公报，我国工业废水排放量为219.5×108t，污灌污染农田面积为3.3×106hm2。特别是Cd污染总面积己达133331hm2（6），如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受Cd污染，其中严重污染面积占13%（7）。江西大余县污灌引起的镉污染面积达5500hm2（8），青岛市2.7%-9%的农田土壤分别受到Cr、Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn等7种重金属的轻污染。新疆每年约有2×

土壤中重金属生物有效性与植物效应研究_高军锋

第27卷第3期2008年　6月四　川　环　境 S I C H U A NE N V I R O N M E N T V o l .27,N o .3J u n e 2008 ·综　述· 收稿日期:2008-03-28 作者简介:高军锋(1974-),男,甘肃宁县人,1997年毕业于兰州交通大学给水排水专业,本科。国家注册监理工程师,主要从事环境、安全监理工作。土壤中重金属生物有效性与植物效应研究高军锋1 ,毛玉红 2 (1.兰州交通大学监理公司,兰州　730070;2.兰州交通大学环境与市政工程学院,兰州　730070) 摘要:植物效应为重金属的生物有效性评价提供了链接,本文就污染土壤中重金属生物有效性问题,探讨了植物效应和生物有效性的关联关系。阐述各种植物效应在重金属生物有效性评价、监测及应用领域的研究进展,探讨了目前存在的某些不足。根据重金属的生物有效性评价结论,可针对不同土壤污染类型采用不同的植物应对措施,如可以尝试应用避性排斥型植物在生物有效性低的污染土壤上生产出非污染的农产品,为进行安全农业生产提出了一条新的思路。关　键　词:生物有效性;植物效应;指示植物;排斥型植物;超累积植物中图分类号:X 53 文献标识码:A 文章编号:1001-3644(2008)03-0110-03 R e s e a r c h A d v a n c e s o n t h e B i o a v a i l a b i l i t y a n d P l a n t E f f e c t o f H e a v y Me t a l s i nS o i l G A OJ u n -f e n g 1 ,M A OY u -h o n g 2 (1.S u p e r v i s i o nC o m p a n y o f L a n z h o u J i a o t o n gU n i v e r s i t y ,L a n z h o u 730070,C h i n a ; 2.S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l ＆M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g ,L a n z h o uJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ,L a n z h o u 730070,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e r e a r e l i n k s b e t w e e nt h ee f f e c t o f p l a n t a n dt h ee v a l u a t i o nf o r b i o a v a i l a b i l i t y o f h e a v y m e t a l s .I nt h i s p a p e r t h e p r o b l e mo f b i o a v a i l a b i l i t y o f h e a v y m e t a l s i n p o l l u t e d s o i l i s r e v i e w e d a n dt h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e e f f e c t s o f p l a n t a n d b i o a v a i l a b i l i t y a r e e x p l a i n e d .A t t h es a m e t i m e ,t h e a p p l i c a t i o n s o f p l a n t e f f e c t s o nt h e m e a s u r i n ga n dm o n i t o r i n g m e t h o do f b i o a v a i l a b i l i t y a r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l a n ds o m e e x i s t i n g d i s a d v a n t a g e s a r e d i s c u s s e d .C o n s e q u e n t l y ,m e a s u r e s w i t h d i f f e r e n t p l a n t s c a n b e t a k e nt o d e a l w i t hd i f f e r e n t t y p e s o f h e a v y m e t a l p o l l u t e ds o i l b a s eo nb i o a v a i l a b i l i t y .A s a ne x a m p l e ,n o n -p o l l u t i n g a g r i c u l t u r a l p r o d u c t s c a nb e p r o d u c e d b y p l a n t i n gh e a v y m e t a l e x c l u d e r s i nt h el o wb i o a v a i l a b i l i t ys o i l ,w h i c hp r o p o s e sa n e ww a yf o r t h es a f e t yo f a g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n . K e y w o r d s :B i o a v a i l a b i l i t y ;t h e e f f e c t o f p l a n t ;i n d i c a t o r p l a n t ;e x c l u s i o np l a n t ;h y p e r a c c u m u l a t o r 重金属在土壤中的积累可增加土壤对生态环境的危害,危害大小与其在土壤中的型态分布及生物有效性关系较大。同时重金属生物有效性的高低直接影响到植物的外在效应表现,因而植物对重金属的富集、回避、敏感指示等效应,为分析土壤中重金属的生物有效性提供了相关性链接。 1　重金属生物有效性用重金属在土壤中的总量来预测其在环境中的行为和对生态环境的影响是不确切的,因为总量难以反映重金属的生物有效性和移动性 [1] 。对于土壤中重金属的生物有效性,一般采用植株中的重金属含量、重金属的根际效应或可食部分的重金属含量来衡量生物有效性 [2～7] 。根据生物对重金属不同形态的吸收难易程度,可将其分为三类:可利用态、潜在可利用态和不可利用态 [8] 。土壤中重金属生物有效性不仅受环境的影响,也受生物体自身的影响,涉及到物理、化学及生物等各个方面,影响因素很多,主要有土壤性质、重金属的复合污染和根际环境等。土壤的物理组成和化学性质直接影响重金属的存在形态,其中p H 、有机质是影响较大的因素 [9] ;多种重金属之间可 DOI :10.14034/j .cn ki .schj .2008.03.023

蒙脱土DK

纳米塑料中用作纳米无机相材料的蒙脱土（MMT），是我国丰产的一类天然粘土矿物，是一种层状硅酸盐。其结构片层是纳米尺度的，包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间加含一个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，结合极为牢固。整个结构片层厚约1NM，长宽约100NM，由于铝氧八面体亚层中的部分铝原子被低价原子取代，片层带有负电荷，过剩的负电荷靠游离于层间的NA＋、CA2＋和MG2＋等阳离子平衡，因此容易与烷基季胺盐或其他有机阳离子进行离子交换反应生成有机化蒙脱土，有机化蒙脱土成亲油性，并且层间的距离增大，因此有机蒙脱土能进一步与单体或聚合物熔体反应，在单体聚合或聚合物熔体混合的过程中剥离为纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基体中，从而形成纳米塑料。一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法,包括:将纳米蒙脱土在水中高速搅拌,超声,形成稳定的悬浮体系后静置水化;然后在50～85℃下搅拌,加入插层剂的水溶液,高速搅拌,再超声;加入水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇,在50～85℃下搅拌;离心,冷冻干燥,得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土?本发明提供的方法是在水相中,使用水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇(PVA)对蒙脱土进行插层的新方法?该方法摈弃了现有技术中使用的DMF（N，N－二甲基甲酰胺（DMF））够直接得到疏松的粉末,从而改善了产品的储存性能,以及再次使用时的分散性能,便于批量生产?储存和运输;而且本发明的方法更为简单,成本也进一步降低? X射线衍射特征：表面亲水性： DK5>DK2> DK1N>DK3>DK1>DK4

实验室DK3：DK3纳米有机化蒙脱土(采用十六烷基二甲基苄基溴化铵对蒙脱土进行有机改性，DK3-OMMT)，浙江丰虹黏土化工有限公司；

蒙脱土改性

超支化有机插层剂对蒙脱土的结构及性能影响研究 041206107 高雅琴摘要：目前，蒙脱土(MMT)由于其独特的结构优势、来源广、价格低而成为制备聚合物/粘土纳米复合材料最重要的粘土矿物之一。为增加蒙脱土与有机相的相容性，制备有机蒙脱土，并观察蒙脱土的层状结构及性能在有机化前后的变化，以无机蒙脱土为原料，用超支化季铵盐作为有机插层剂对蒙脱土进行改性，制备出一系列有机蒙脱土。通过红外、热失重等测试结果对其结构及性能进行表征，并论述了不同实验情况下改性的蒙脱土结构及性能上的差异。关键词：蒙脱土超支化季铵盐插层结构性能前言蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，因其来源广泛，价格低廉且具有独特的层状结构和良好的力学性能，已成为制备新型高性能聚合物/粘土纳米复合材料的重要无机原料。蒙脱土的基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间，靠共用氧原子而形成的层状结构。在这些片层表面有过剩的负电荷，致使蒙脱土片层通常吸附有Na+，K+，Ca2+，Mg2+等水合阳离子，这种亲水的微环境不利于亲油的单体和聚合物插入。所以制备聚合物/粘土纳米复合材料时必须对蒙脱土表面进行改性。对于表面改性，国内外报道较多的是利用有机季胺盐阳离子与蒙脱土层间的阳离子进行离子交换后，阳离子部分附着在硅酸盐片层上，有机部分留在层间，从而使层间距增大，同时改善了层间微环境，使蒙脱土层间由亲水疏油性变为亲油疏水性，提高复合材料中有机相与无机相的相容性，利于单体或聚合物插入蒙脱土层间形成复合材料[1]。近年来人们对蒙脱土的有机改性进行了大量的研究[2]，蒙脱土的有机化处理一般采用插层剂。大量实验表明：在制备层复合纳米材料过程中，插层剂的选择和使用是关键，因此必须加强插层剂的合成、筛选及插层工艺的研究。常用的插层剂是烷基季铵盐，本文就采用了双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵，试图对其进行超支化改性，并研究其不同质量配比对插层蒙脱土的结构及性能的影响，从而找出性能最好的有机蒙脱土插层剂。 1.超支化近年来，具有特殊分子构造从而具有独特性质的树枝状与超支化聚合物受到了广泛的关

硅提高植物重金属耐性的作用机理

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 136-140 Published Online April 2019 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html,/journal/aep https://https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html,/10.12677/aep.2019.92021 Mechanisms of Silicon Improving Plant Heavy Metal Tolerance Jinguang Liu, Ming Li, Hanfei Cheng Huatian Nanjing Engineering & Technology Corporation, MCC, Nanjing Jiangsu Received: Mar. 17th, 2019; accepted: Apr. 1st, 2019; published: Apr. 8th, 2019 Abstract Silicon has been considered to alleviate heavy metal toxicity in plants, and has a good application prospect in the remediation of heavy metal contaminated farmland soil. This review introduces the external and internal mechanisms involved in alleviation of heavy metal toxicity in plants, in-cluding by increasing soil pH, promoting co-deposition of heavy metal and Si, inhibiting heavy metal uptake and translocation, modifying heavy metal distribution and stimulation antioxidant enzyme system in plants. The shortcomings and the future research trends in this field are also addressed. Keywords Silicon, Heavy Metal, Soil 硅提高植物重金属耐性的作用机理刘金光，李明，程寒飞中冶华天南京工程技术有限公司，江苏南京收稿日期：2019年3月17日；录用日期：2019年4月1日；发布日期：2019年4月8日摘要硅(Si)能够缓解重金属对植物的毒害作用，在农田重金属污染土壤的治理中具有良好的应用前景。本文从植物体外和体内两个角度系统介绍了Si缓解植物重金属毒害的作用机理，包括提高土壤pH、促进重金属与Si共沉积、抑制重金属的吸收和向地上部的转运、改变重金属在植物体内的分布、刺激植物的抗氧化系统。针对研究现状提出存在的不足，并对未来研究进行展望。

重金属的植物修复

重金属的植物修复摘要本文综述了重金属植物修复的基本机理、目前的进展和展望。目前植物修复重金属主要包括了植物提取、植物挥发、植物固化和根系过滤等几种技术，通过在植物体吸收转化、与植物体内物质络合和转化为挥发性物质进入大气等机理减轻重金属的污染程度。重金属种类及其形态、温度、pH和根系微生物等因素都会影响植物修复的效率。植物修复与传统的修复技术相比，具有很大的优越性，但同时也有其局限性。关键词：重金属污染，植物修复，超积累植物引言随着工业的发展，土壤和水域的重金属污染已成为全球一个严峻的问题。据统计，我国约有3万多hm2土地受汞的污染，有1万多hm2土地受镉的污染，每年仅生产“镉米”就达5万t以上，而每年因污染而损失的粮食约1200万t[1]。重金属污染具有稳定性高、不可逆和后果严重等特点至今没有找到理想的治理方法，而传统的工程、物理和化学等手段因耗资大、易产生二次污染等原因限制了其在修复重金属上的应用，因此需要探索在不破坏生态环境的情况下治理重金属污染的新途径[2]。植物修复(Phytoremediation）是利用绿色植物来转移、容纳或转化土壤或水体中的污染物使其对环境无害[3]。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术,也是一门正在崛起并涉及土壤学、植物学、分子生物学、基因工程学、环境工程等多门学科的新兴边缘学科。它具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。自20世纪90年代以来,植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题[4]。 1.植物修复重金属的途径重金属污染植物修复技术主要有：植物提取(Phytoextraction)、植物挥发(phytovolatilization)、植物稳定或固化(Phytostabilization)和根系过滤(Rh izofiltration)。 1.1植物提取植物提取是利用重金属富集能力较高的植物的吸收和转运，将土壤中的一种或几种重金属转移并储存在地上部分，随后收获地上部分并集中处理。能应用于植物提取的植物往往是一些超积累植物[5]。超积累植物(Hyperaccumulator)是指在地上部能够较普通作物累积10-500倍重金属的植物[6]。积累的Cr, Co, Ni, Ca, Pb的含量一般在0.1%(干重)以上，积累的Mn, Zn 含量一般在1%(干重)以上。目前已发现能富集重金属的超积累植物500多种，其中有360多种是富集Ni的植物[7]。而这些植物主要集中在十字花科。植物提取的关键是所用的植物生长快、生物量大、抗病虫能力强，以及具备较强的多种金属的富集能力[5]。 1.2植物挥发植物挥发指通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染。运用分子生物学技术将细菌体内对汞的抗性基因(汞还原酶基因)转导到植物(如烟草和郁金香)中，进行汞污染的植物修复。研究证明，含抗性基的植物，可以在通常生物中毒的汞浓度条件下生长，而且还能将吸取的汞还原成挥发性的单质汞[8]。但植物挥发将土壤中的重金属转移至大气，其应用有一定的局限性。 1.3植物固化

A-P-025_蒙脱土的有机化改性及其在吸水树脂中的应用

蒙脱土的有机化改性及其在吸水树脂中的应用谷庆风，宫峰，谭海英，何培新湖北大学化学化工学院，湖北武汉 430062 关键词：钠基蒙脱土有机蒙脱土有机化改性超吸水树脂随着纳米材料的出现及其研究的深入，利用层状硅酸盐制备聚合物／粘土纳米复合材料成为高分子研究领域的一大热点[1,2,3] ，其中蒙脱土因其资源丰富、价格低廉而成为最具有工业化前景的无机纳米材料。蒙脱土是亲水疏油的无机硅酸盐矿物，在制备吸水树脂时，很难与有机单体复合，大多形成蒙脱土的混杂材料。利用蒙脱土层间阳离子的可交换性,可以制备有机蒙脱土，使层间变为亲油疏水性，提高了复合材料中有机相与无机相的相容性,更有利于高聚物的插层复合。本文选用自制的N,N’-二甲基,N-十二烷基甲基丙烯酰氧乙基溴化铵（DMAEA-DB ）[4]作为插层剂,通过离子交换反应来制备有机蒙脱土（OMMT ）。用反相悬浮聚合法分别合成聚合物 [P(AA-AM/OMMT)]和P(AA-AM) [5]。本实验采用过滤法测试超吸水树脂的吸水吸盐率，用袋滤法测试其吸水速率，用60℃时热保水率法来评价聚合物的保水率。并用x 射线衍射实验、红外光谱进行表征。图1是用20%的插层剂蒙脱土改性前后以及用改性后的OMMT 制成的复合材料的XRD 曲线，由图可知，改性后，蒙脱土的衍射角移向低角度，根据Bragg 衍射方程可算得，蒙脱土片层间距由改性前的1．28nm 扩大到1.81 nm ，说明有机阳离子已插层进入蒙脱土的硅酸盐片层间，达到了蒙脱土有机化改性的目的。而用制得的OMMT 与AA 和AM 合成的高吸水树脂，已基本看不见衍射峰，说明它们共聚后形成了纳米复合材料。 2468100 50 100 150 200 F ig 1:T h e X R D o f (a )N a +-M M T (b )O M M T (c )P (A A -A M /O M M T ) 2 T h e ta a b c 通过X 射线测得的不同含量的插层剂处理蒙脱土时的层间距变化的情况，

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

第35卷第11期2014年11月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCE Vol.35,No.11Nov.,2014 鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究卜贵军1,2,于静3,邸慧慧4,罗世家1,2,周大寨1,肖强1,2? (1.湖北民族学院生物资源保护与利用湖北省重点实验室,恩施　445000;2.湖北民族学院林学园艺学院,恩施　445000; 3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都　610059; 4.湖北省烟草公司恩施州公司,恩施　445000) 摘要:采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外?可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~ 2.31mg ·L -1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM 的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe 的浓度(1.069~7.106mg ·L -1)最高,Al、As、Cr、Cu 和Mn 的浓度(0.1~1.008 mg ·L -1)其次,Pb 的浓度(0.003~0.02mg ·L -1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al 除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.关键词:鸡粪;堆肥;有机物;重金属;生物有效性中图分类号:X705　文献标识码:A　文章编号:0250?3301(2014)11?4352?07　DOI :10.13227/j.hjkx.2014.11.043 收稿日期:2014?03?31;修订日期:2014?05?04 基金项目:国家自然科学基金项目(31260057);湖北省科技厅自然科学基金项目(B2013077);生物资源保护与利用湖北省重点实验室第四批开放基金项目(PKLHB1322) 作者简介:卜贵军(1981~),男,讲师,主要研究方向为物质微观结构,E?mail:379977049@https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html, ?通讯联系人,E?mail:hbmysws@https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html, Influence of Organic Matter Evolution During Composting on the Bioavailability of Heavy Metals BU Gui?jun 1,2 ,YU Jing 3,DI Hui?hui 4,LUO Shi?jia 1,2,ZHOU Da?zhai 1,XIAO Qiang 1,2 (1.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;2.College of Forest and Horticulture,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;3.State Key Laboratory of Geological Hazard Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;4.Enshi Tobacco Company of Hubei Province,Enshi 445000,China) Abstract :Ion chromatography,fluorescence spectroscopy,UV?visible absorption spectroscopy and multivariate statistical analysis were applied to study the composition and evolution characteristics of dissolved organic matter (DOM)and heavy metal extracted from chicken manure during composting,and the influence of organic matter evolution on the bioavailability of these heavy metals was further investigated.The result showed that,a large number of organic acids were generated during the active stage,and their concentrations were in the range of 2097.55?2155.61mg ·L -1,39.24?51.58mg ·L -1,12.52?12.90mg ·L -1and 1.68?2.31mg ·L -1,respectively.During the curing stage,protein?like matter was degraded,whereas humic?like substances were formed,which increased the humification degree,condensation degree and stability of DOM.The content (1.069?7.106mg ·L -1)of dissolved iron ranked first during composting,that of dissolved Al,As,Cr,Cu and Mn (0.1?1.008mg ·L -1)ranked second,and the concentration of dissolved lead was the lowest.Concentrations of all heavy metals decreased during composting except aluminum.Furthermore,the result from correlation analysis showed that these dissolved heavy metals were bound with DOM,and their bioavailability was low.It could be concluded that,the bioavailability of the heavy metals in chicken manures became lower through the decrease of dissolved heavy metals and the binding between dissolved heavy metals and humic?like substances. Key words :chicken manure;composting;organic matter;heavy metals;bioavailability 堆肥是畜禽粪便常用的一种处理方式,在堆肥过程中,一部分有机物在微生物作用下降解成二氧化碳、水及氨等物质,导致堆体减容减重;另一部分有机物在微生物的作用下转化为富里酸、胡敏酸及胡敏素类等腐殖质物质,增强了堆肥的稳定度[1~3].堆肥过程中,大部分有机物只有在溶于水后才能被微生物利用,因此,水溶性有机物(DOM)是研究堆肥物质转化的重要介质,它比固相有机质更能灵敏反映堆肥过程物质演化特征[4~6].此外, 堆肥DOM 中含有的有机酸和腐殖酸类物质,能够吸附和络合重金属,引起后者存在形态和生物有效网络出版时间：2014-10-21 13:50 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/5312104671.html,/kcms/doi/10.13227/j.hjkx.2014.11.043.html