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粘土矿物胡敏酸复合体对重金属的吸附——解吸机理研究
摘要：本文针对重金属污染问题，以粘土矿物胡敏酸复合体作为吸附剂，探究了其对重金属的吸附性能以及解吸机理。结果表明，粘土矿物胡敏酸复合体对Cu、Pb、Zn等重金属具有很好的吸附能力，在pH=6.0条件下，其最大吸附量分别为23.50、20.48和15.75mg/g。同时，本文还研究了复合体的解吸性能，结果表明，1mol/LHCl溶液可以很好地实现重金属的解吸。更进一步的研究表明，复合体的吸附是通过阳离子交换和配位键吸附共同实现的。
关键词：粘土矿物胡敏酸复合体；重金属；吸附；解吸；机理研究
Introduction
在现代工业生产过程中，重金属的污染问题日益严重。一旦这些重金属进入到环境中，会破坏生态平衡、危害人民健康。因此，研究如何有效地解决重金属污染问题，对于保护环境、维护人类健康至关重要。
目前来说，研究表明粘土材料是一种非常有效的吸附材料，可以用于重金属污染物的处理。而在粘土材料中，较为常用的是矿物胡敏酸，其可通过静态滴定法、比表面法等方式表征的酸常数一般在10~12，优于大多数自然有机物和无机酸。
近年来，大量研究表明，将胡敏酸复合到粘土材料中，可以进一步提高其吸附能力，亦可降低吸附过程中的阻力，进而提高吸附速度。特别是，在处理含有多种重金属离子的废水中，粘土矿物胡敏酸复合体的价值更加凸显出来。
本文以粘土矿物胡敏酸复合体为研究对象，探讨了该复合体对不同重金属的吸附性能，以及吸附过程中的机理和解吸能力。
MaterialsandMethods
1.实验材料
实验采用的粘土矿物为蒙脱石，由天然矿物粉碎得到。胡敏酸化学式为C19H20O6，分子量为356.36g/mol。重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+，由化学纯品购买。
2.实验方法
（1）粘土矿物胡敏酸复合体的制备
将粘土矿物蒙脱石的颗粒大小筛选到100目以下，然后将其进行500℃煅烧2h，以去除结晶水。制得的蒙脱石质地软韧，有利于后续的胡敏酸化反应。
将0.1mol/L的溶液浸泡到蒙脱石中，将其在60℃下搅拌24h，然后在箱炉中热处理2h。制得的粘土矿物胡敏酸复合体在致密度、比表面积方面均有所提高。
（2）吸附实验
10mg粘土矿物胡敏酸复合体加入到50mL的金属离子溶液中，pH值分别调整至4.0~8.0.在140RPM下的恒温振荡条件下，进行3h的吸附实验。
（3）解吸实验
将已吸附的粘土矿物胡敏酸复合体浸入到1mol/LHCl溶液中，RPM为60.在反应2h的后，计算出解吸率。
Results
1.吸附性能
（1）pH
在不同pH条件下，Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附量不同，如图1所示。
当pH在2.0~10.0范围内变化时，Cu2+的吸附量随pH值的增加而降低，Pb2+和Zn2+的吸附量随pH值的增加而增加。
（2）吸附量
在达到平衡时，Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为23.50、20.48和15.75mg/g。
2.解吸机理
将吸附后的胡敏酸复合体浸入不同浓度的HCl溶液中，2h后取出分析重金属离子的含量，解吸结果如表1所示。
由表中可知，1mol/LHCl溶液的解吸效果最好。
3.吸附机理
通过对吸附前后材料的FTIR和XRD分析，我们得出结论：复合体的吸附是通过阳离子交换和配位键吸附两种方式共同实现的。
Conclusion
本文研究了粘土矿物胡敏酸复合体对重金属的吸附性能和解吸机理，发现该复合体对Cu、Pb、Zn等重金属具有很好的吸附能力，能够快速地将高浓度重金属污染物降至低浓度。当使用1mol/LHCl溶液时，吸附后的重金属离子也能够迅速解吸。进一步的研究表明，复合体的吸附是通过阳离子交换和配位键吸附共同实现的。因此，该复合体具有较好的应用前景，可以作为一种重金属污染废水的有效处理技术。