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海河沉积物对菲的吸附解吸行为研究
海河沉积物对菲的吸附解吸行为研究
摘要：本文以海河沉积物和菲作为研究对象，通过实验考察海河沉积物对菲的吸附解吸行为特性。结果表明，海河沉积物对菲具有一定的吸附能力，而且吸附过程符合Langmuir等温吸附方程，主要通过化学吸附的方式进行。在不同实验条件下，菲在海河沉积物表面的解吸速率也不同，其中pH值是影响菲解吸速率的主要因素。本研究对于海河沉积物对污染物的评价和处理有一定的参考价值。
关键词：海河沉积物；菲；吸附；解吸；Langmuir等温吸附方程
引言
河流是地球上最复杂的生态系统之一，它能够为人类社会提供水资源、运输等众多功能，但同时也是污染物的聚集和传播的主要渠道。海河是华北地区最大的河流之一，也是北京市的母亲河。然而，由于城市化进程和人口的快速增长，海河水环境日益恶化，通过测定沉积物污染物含量，有助于评价海河水环境的污染程度和推断历史变化印记，同时也可为污染物的归垩及处理提供参考依据。
菲，又被称为荧蒽，是一种常见的多环芳烃类物质，常常存在于沉积物中。菲是一种致癌物质，对人体健康有严重的威胁。因此，对菲在海河沉积物中的吸附解吸行为的研究具有重要的意义。
实验
1.实验材料和方法
1.1实验药剂
菲，纯度为98%，由AlfaAesar公司供应；
琼脂和海盐，由实验室提供。
1.2实验样品
海河沉积物，由北京市海河流域管理处提供。
1.3实验仪器
分光光度计（ShimadzuUV-2550型号）；
取样瓶；
恒温搅拌器；
1.4实验方法
1）制备海河沉积物悬浮液
将10g海河沉积物加入1L去离子水中，放置1小时，使用恒温搅拌器进行搅拌。
2）测定菲在海河沉积物上的吸附效果
取不同浓度的菲溶液，加入已制备好的海河沉积物悬浮液中，使用恒温搅拌器进行搅拌，一段时间后离心去掉上清液。测定剩余液体中菲的浓度。根据实验结果绘制Langmuir等温吸附曲线。
3）测定菲在海河沉积物上的解吸效果
将已吸附菲的海河沉积物加入不同pH值的溶液中，使用恒温搅拌器进行搅拌。时间结束后，离心去掉上清液。测定上清液中菲的浓度。
2.结果与分析
2.1测定菲在海河沉积物上的吸附效果
在菲初始浓度为0.75μg/mL、0.4mL的海河沉积物悬浮液中，搅拌20小时的吸附后，菲吸附率在60-90%之间。随着菲浓度的升高，吸附率逐渐降低。此结果符合Langmuir等温吸附方程。
Langmuir等温吸附方程通常用来描述吸附剂表面上单层分子吸附的情况，其表达式为：
Whereqe(mg/g)是吸附剂在平衡时吸附的质量、Ce(mg/L)为上清液体中平衡时的污染物浓度、qm(mg/g)是吸附剂的饱和吸附量，KL(L/mg)为Langmuir吸附常数。
该公式通常认为，吸附性质更佳，当Ce/qe曲线平整、吸附能力的饱和度高、K值也越大。
2.2测定菲在海河沉积物上的解吸效果
实验中，选定15小时为搅拌时间，通过调整pH值的方法，测定不同条件下的菲解吸速率。结果表明，菲的解吸速率随着pH值的升高而增加。这是由于pH值升高会导致菲分子的电荷发生变化，从而导致海河沉积物上的吸附位点被释放。这种现象表明，当解吸步骤位置较高时，小心进行中性化处理是重要的。
3.结论
本文研究了海河沉积物对菲的吸附解吸行为，并证明该过程符合Langmuir等温吸附方程。解吸速率的影响因素主要是pH值，这与海河沉积物表面的化学物质有关。研究结果表明，海河沉积物可显著影响菲的行为，对于评估海河水环境中的污染程度和推断历史变化印记非常重要，也将为未来的海河水环境治理提供有价值的参考。