磷和檸檬酸共存對(duì)高嶺石和針鐵礦吸附鉛的影響*

左繼超胡紅青劉永紅朱 俊付慶靈

（1 江西省水土保持科學(xué)研究院，江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029）

（2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

磷和檸檬酸共存對(duì)高嶺石和針鐵礦吸附鉛的影響*

左繼超1，2胡紅青2?劉永紅2朱 俊2付慶靈2

（1 江西省水土保持科學(xué)研究院，江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029）

（2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

通過(guò)平衡吸附試驗(yàn)及礦物電動(dòng)電位（Zeta電位）的變化分析，研究了磷（P）和檸檬酸（CA）共存對(duì)針鐵礦和高嶺石吸附鉛的影響。結(jié)果表明：（1）針鐵礦和高嶺石對(duì)鉛的吸附量隨檸檬酸濃度的升高呈現(xiàn)“峰形”曲線變化，鉛吸附量達(dá)到峰值的檸檬酸濃度均為0.5 mmol L-1，不同濃度磷存在下檸檬酸對(duì)礦物吸附Pb2+量有不同程度增加。（2）隨著磷添加濃度的增加，兩種礦物對(duì)鉛吸附量均呈增加趨勢(shì)，磷添加濃度分別為1 mmol L-1和0.6 mmol L-1時(shí)，針鐵礦和高嶺石吸附鉛量達(dá)到平衡；當(dāng)處理中添加不同濃度檸檬酸，兩種礦物均表現(xiàn)為對(duì)鉛的吸附量增加，且隨著檸檬酸濃度增加促進(jìn)鉛吸附的作用增強(qiáng)，說(shuō)明在磷及試驗(yàn)濃度檸檬酸存在下促進(jìn)了礦物對(duì)鉛的吸附。（3）高嶺石體系中，加入磷或（和）檸檬酸后，Zeta電位-pH曲線向負(fù)值方向位移，降低程度大小順序?yàn)?.0 mmol L-1P +0.5 mmol L-1CA＞0.5 mmol L-1CA＞1.0 mmol L-1P，說(shuō)明高嶺石表面增加的負(fù)電荷也部分增加了其對(duì)鉛的電性吸附；添加磷和檸檬酸處理針鐵礦的Zeta電位顯著降低，且隨著體系pH的升高其Zeta電位沒(méi)有明顯變化，表明磷和檸檬酸均主要是通過(guò)吸附到針鐵礦表面而增加對(duì)鉛的專(zhuān)性吸附。

磷；檸檬酸；鉛；針鐵礦；高嶺石；吸附

土壤中重金屬通過(guò)滲漏進(jìn)入地下水，或直接被植物吸收進(jìn)入食物鏈，對(duì)生態(tài)環(huán)境以及人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅［1］。由于鉛中毒事件的不斷發(fā)生，有關(guān)鉛污染及毒害的研究越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，對(duì)鉛污染土壤的修復(fù)治理也倍受土壤與環(huán)境領(lǐng)域研究者的關(guān)注［2-4］。

近年來(lái)，根據(jù)磷與鉛的相互作用原理來(lái)調(diào)控環(huán)境中鉛的有效性，采用含磷物質(zhì)（包括易溶性磷酸鹽、磷肥、磷礦粉等）來(lái)修復(fù)土壤鉛污染的研究是國(guó)際上該領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)［5-7］。磷-鉛沉淀甚或礦物的生成是磷酸鹽穩(wěn)定鉛的主要機(jī)理［8-11］。許多研究表明，在適當(dāng)條件下磷、鉛生成沉淀類(lèi)物質(zhì)的反應(yīng)很快，Nriagu［12］發(fā)現(xiàn)，在低濃度的磷溶液中，硫碳酸鉛礦很快轉(zhuǎn)化為磷氯鉛礦或其礦物固溶體；Ma等［13］研究也表明，可溶性磷或磷灰石能使溶液中的鉛快速沉淀為磷氯鉛礦類(lèi)物質(zhì)。另一種機(jī)制認(rèn)為，土壤吸附磷后，其表面化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，如負(fù)電荷量增加、正電位降低［14］，或者土壤中鐵鋁氧化物吸附H2PO4-而成為新的陰離子［15］，有利于對(duì)Pb2+的靜電吸附，以及產(chǎn)生誘導(dǎo)吸附作用而增加對(duì)鉛的吸附量［16-17］。

植物根際是土壤與植物緊密接觸的中心界面，根際環(huán)境中普遍存在0.01～5 mmol L-1的乙酸、酒石酸和檸檬酸等低分子量有機(jī)酸［18］。有機(jī)酸可與重金屬形成配合物而影響土壤和礦物對(duì)重金屬的吸附和解吸，研究表明，有機(jī)酸存在時(shí)土壤對(duì)重金屬的吸附為“峰形”曲線，即有機(jī)酸濃度低時(shí)增加土壤對(duì)重金屬的吸附，而高濃度時(shí)則可與重金屬絡(luò)合，減少其被土壤吸附［19-20］。一般認(rèn)為，低濃度有機(jī)酸吸附在土壤表面時(shí)，可顯著改變土壤表面化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)增加土壤表面凈負(fù)電荷而增加靜電吸附作用，以及形成“土壤-有機(jī)酸-金屬離子”表面三元絡(luò)合物［21］。

可變電荷土壤吸附磷酸根及有機(jī)酸后，可顯著影響其對(duì)重金屬的吸持固定作用。廣泛存在于土壤介質(zhì)中的有機(jī)酸可活化礦質(zhì)磷，同時(shí)也可與重金屬成絡(luò)而影響其在礦質(zhì)膠體上的吸附。因此，有機(jī)酸在與磷、重金屬相互作用方面具有復(fù)雜的功能，既可與重金屬絡(luò)合而增強(qiáng)重金屬移動(dòng)性，又可通過(guò)活化磷來(lái)增強(qiáng)對(duì)重金屬的固定。本文通過(guò)平衡試驗(yàn)，研究了檸檬酸和磷共存下對(duì)針鐵礦和高嶺石吸附鉛的影響，并通過(guò)磷和檸檬酸影響下礦物電動(dòng)電位（Zeta電位）的變化分析，探討磷和檸檬酸共存對(duì)針鐵礦及高嶺石吸附鉛的機(jī)制；同時(shí)，為利用磷和檸檬酸共同修復(fù)鉛污染土壤提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

針鐵礦：稱取50 g Fe（NO3）3·9H2O溶于825 ml去離子水中，磁力攪拌器下攪勻，以5 ml min-1速度滴入200 ml 2.5 mmol L-1NaOH溶液，并調(diào)節(jié)最終pH為12。在60℃水浴下老化48 h，將得到的沉淀用超純水洗至電導(dǎo)率＜5 μS cm-1，并用無(wú)水乙醇洗兩次，60℃烘干，過(guò)60目篩，保存?zhèn)溆?。合成樣品?jīng)X-射線衍射分析鑒定（圖1a），證實(shí)為針鐵礦。

高嶺石：購(gòu)買(mǎi)于Sigma-Aldrich公司，樣品經(jīng)X-射線衍射分析鑒定（圖1b），不含其他雜質(zhì)。

供試試劑：一水合檸檬酸（文中用C A表示），磷酸二氫鉀（文中用P表示），硝酸鉛，均為分析純。

1.2 檸檬酸存在下礦物對(duì)鉛的吸附試驗(yàn)

圖1 針鐵礦（a）及高嶺石（b）的X射線衍射分析圖譜Fig. 1 XRD patterns of goethite（a）and kaolinite（b）

稱取0.1 g礦物于系列50 ml塑料離心管中，分別加入5 ml系列檸檬酸溶液（0～30 mmol L-1）和5 m l磷酸二氫鉀溶液（0、0.3、1.2和3.0 mmol L-1），振蕩2 h，加入5 ml 300 mg L-1Pb2+溶液，使最終Pb2+濃度為100 mg L-1，磷濃度為0.1、0.4 和1.0 mmol L-1，檸檬酸系列濃度為0～10 mmol L-1，按磷濃度將4個(gè)處理分別表示為P0、P0.1、P0.4和P1.0。以上各添加液pH均以稀HNO3/ NaOH調(diào)節(jié)為5.00±0.02，在25 ℃和225 r min-1下振蕩2 h，靜置平衡22 h，3 900 r min-1離心10 min，0.45 μm濾膜過(guò)濾，用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定平衡液中Pb2+的濃度（下同）。

考慮到 pH 較高時(shí)可能有 Pb（OH）2沉淀，試驗(yàn)中將溶液 pH 調(diào)為 5.0。25 ℃ 下 Pb（OH）2的溶度積 Kθsp為 1.42 × 10-20，試驗(yàn)中加入的Pb2+濃度為 4.8 × 10-4mol L-1，得到［Pb2+］× ［OH-］2= 4.8 × 10-22＜Kθsp，故加入溶液時(shí)不會(huì)有 Pb（OH）2沉淀生成。磷酸鉛為沉淀，但試驗(yàn)中加入的磷酸二氫鉀在 pH 5.0 條件下，大部分以H2PO4-存在；且在加入 Pb2+前，部分 P 已經(jīng)被吸附在礦物表面，所以也不會(huì)在加入溶液的過(guò)程中產(chǎn)生磷酸鉛沉淀。下同。

1.3 磷存在下礦物對(duì)鉛的吸附試驗(yàn)

稱取 0.1 g礦物于系列 50 ml 塑料離心管中，分別加入 5 ml 系列磷溶液（0～3.6 mmol L-1）和5 ml 檸檬酸溶液（0、0.3 和 1.5 mmol L-1）。按檸檬酸濃度將 3 個(gè)處理分別表示為 CA0、CA0.1、CA0.5，振蕩 2 h，加入 5 ml 300 mg L-1Pb2+溶液。使最終 Pb2+濃度為 100 mg L-1，檸檬酸濃度為0.1 mmol L-1和 0.5 mmol L-1，P 系列濃度為 0～1.2 mmol L-1。在 25℃ 和 225 r min-1下振蕩 2 h，靜置平衡 22 h，3 900 r min-1離心 10 min，過(guò)濾，測(cè)定平衡液中 Pb2+和 P 的濃度。采用Langmuir等溫式來(lái)描述此試驗(yàn)平衡體系中礦物對(duì)磷的吸附過(guò)程。其方程為：C / X = C / Xm+ 1 / KXm。式中，X為磷吸附量（mg kg-1）；C為平衡液濃度（mg L-1）；Xm為最大吸附量（mg kg-1）；K是與結(jié)合能有關(guān)的常數(shù)。

1.4 磷和檸檬酸存在下礦物Zeta電位試驗(yàn)

稱取0.04 g礦物于250 ml三角瓶中，分別加入200 ml 1.0 mmol L-1P溶液、0.5 mmol L-1CA、1.0 mmol L-1P+0.5 mmol L-1CA混合液以及0.01 mmol L-1NaNO3作對(duì)照，超聲1 h 后，分裝在100 ml 三角瓶中（各30 ml），用NaOH - HNO3調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)pH（2、2.5、3、4、5、6），放置3 d，期間控制pH在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，而后測(cè)定pH （pH計(jì)）及Zeta電位（Zeta電位分析儀，型號(hào)：ZEN3600）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，Origin 8.0作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 檸檬酸濃度變化對(duì)礦物吸附鉛的影響

由圖2a、圖2b可見(jiàn)，不加磷對(duì)照（P0）處理中針鐵礦和高嶺石對(duì)鉛的吸附量隨檸檬酸濃度的升高均呈現(xiàn)“峰形”曲線變化，有機(jī)酸在濃度低時(shí)可通過(guò)增加吸附位點(diǎn)而增加礦物對(duì)鉛的吸附，而濃度高時(shí)則可在溶液中與鉛絡(luò)合，減少其被土壤礦物吸附，這與前人的研究結(jié)果一致［19，21］。針鐵礦和高嶺石體系中，鉛吸附量達(dá)到峰值的檸檬酸濃度均為0.5 mmol L-1，吸附量峰值分別為14.74和8.92 g kg-1；隨著檸檬酸加入濃度繼續(xù)增加，針鐵礦和高嶺石對(duì)鉛的吸附量逐漸下降，但檸檬酸濃度分別為≤5.0 mmol L-1和≤1.0 mmol L-1時(shí)仍促進(jìn)鉛吸附，而當(dāng)檸檬酸濃度高于此值時(shí)，則逐漸表現(xiàn)為抑制礦物對(duì)鉛的吸附，且抑制作用隨檸檬酸濃度的增加而增強(qiáng)；檸檬酸濃度分別由5.0和1.0 mmol L-1增加至10 mmol L-1時(shí)，針鐵礦和高嶺石對(duì)鉛的吸附量降低幅度分別為12.3%和64.6%?？梢?jiàn)檸檬酸促進(jìn)或者抑制礦物鉛吸附的相對(duì)“高濃度”或者“低濃度”與礦物類(lèi)型有關(guān)。

礦物對(duì)Pb2+的吸附能力與檸檬酸配體對(duì)Pb2+的絡(luò)合作用間競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了這一結(jié)果［22］。檸檬酸濃度低時(shí)，其大部分被礦物表面所吸附，溶液中殘留量較少，使得檸檬酸與Pb2+的配合作用及對(duì)礦物表面吸附位點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力較弱；另一方面，礦物表面吸附的檸檬酸可以產(chǎn)生新的吸附位點(diǎn)，而且可增加礦物表面的負(fù)電荷，從而促進(jìn)對(duì)Pb2+的吸附。而隨著檸檬酸濃度升高，溶液中的檸檬酸會(huì)與礦物表面競(jìng)爭(zhēng)Pb2+，加之液相中的檸檬酸與Pb2+的絡(luò)合作用，從而導(dǎo)致Pb2+吸附量下降。

不同濃度磷存在下檸檬酸對(duì)礦物吸附Pb2+量有明顯差異。0.1 mmol L-1磷存在時(shí)，鉛吸附“峰形曲線”上移，但形狀與對(duì)照（P0）基本相同，吸附量有所增加；P0.4、P1.0處理對(duì)兩種礦物吸附鉛的“峰形曲線”形狀產(chǎn)生明顯影響，呈不同程度地寬化甚至消失，與對(duì)照及P0.1處理相比，顯著增加了對(duì)Pb2+的吸附量，且磷濃度越高，促進(jìn)Pb2+吸附的效應(yīng)越強(qiáng)，其中，供試磷濃度為1.0 mmol L-1的處理對(duì)鉛吸附促進(jìn)作用最強(qiáng)。說(shuō)明P0.4和P1.0時(shí)與檸檬酸競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)的能力強(qiáng)，吸附在礦物表面上，增加對(duì)鉛的專(zhuān)性吸附量，而隨著檸檬酸濃度增加，又抑制了磷的吸附并導(dǎo)致鉛吸附量漸減。

磷對(duì)針鐵礦表面的吸附位點(diǎn)有很高的親和力，吸附后會(huì)改變礦物表面的性質(zhì)；每吸附一個(gè)H2PO4-就會(huì)釋放一個(gè)OH-，促使礦物表面的負(fù)電荷量增加或溶液的pH升高，從而增加對(duì)鉛的吸附量［23］。值得注意的是，P0.4和P1.0處理中，顯著改變了“峰形”曲線形狀，在相對(duì)“低濃度”檸檬酸存在時(shí)顯著增加了礦物對(duì)鉛的吸附量，可能是由于礦物表面吸附的陰離子對(duì)鉛的專(zhuān)性吸附，或者有磷-鉛類(lèi)物質(zhì)的生成［24］。

圖2 檸檬酸濃度對(duì)針鐵礦（a）和高嶺石（b）吸附鉛的影響Fig. 2 Pb adsorption by goethite（a）and kaolinite（b）as affected by concentration of citric acid added

2.2 磷濃度變化對(duì)礦物吸附鉛的影響

圖3a、圖3b分別為磷濃度變化對(duì)針鐵礦和高嶺石吸附鉛的影響。如圖所示，對(duì)照處理中（無(wú)檸檬酸），隨著磷加入濃度增加，兩種礦物對(duì)鉛吸附量均增加，其中針鐵礦對(duì)鉛吸附量增加速率平緩，磷濃度為1.0 mmol L-1時(shí)達(dá)到平衡；高嶺石吸附鉛量隨磷濃度變化大致分為急驟上升和緩慢變化兩個(gè)階段，磷濃度為0.6 mmol L-1時(shí)，鉛吸附量即趨于平衡。當(dāng)處理中添加不同濃度的檸檬酸時(shí)，兩種礦物對(duì)鉛吸附量有明顯變化。添加不同濃度檸檬酸處理中，兩種礦物均表現(xiàn)為對(duì)鉛的吸附量增加，且隨著檸檬酸濃度增加促進(jìn)鉛吸附的作用增強(qiáng)，即在磷及試驗(yàn)檸檬酸濃度下促進(jìn)了礦物對(duì)鉛的吸附。

有學(xué)者指出，結(jié)合能較高的固相位點(diǎn)會(huì)優(yōu)先發(fā)生吸附作用［25］。由于檸檬酸和磷在針鐵礦和高嶺石表面的吸附親和力不同，從而通過(guò)改變礦物表面的化學(xué)性質(zhì)，增加或者降低其與鉛的結(jié)合能力。因而，檸檬酸在兩種礦物中對(duì)鉛的吸附量影響不一致，0.5 mmol L-1檸檬酸對(duì)兩種礦物而言為“相對(duì)低濃度”，表現(xiàn)為促進(jìn)鉛的吸附。

圖3 磷濃度對(duì)針鐵礦（a）和高嶺石（b）吸附鉛的影響Fig. 3 Pb adsorption by goethite（a）and kaolinite（b）as affected by concentration of P added

表1為高嶺石體系中不同濃度檸檬酸存在下磷吸附等溫線的Langmuir 模型擬合參數(shù)?？梢?jiàn)，幾種處理的實(shí)驗(yàn)體系中高嶺石對(duì)磷的吸附量曲線均可用Langmuir方程擬合，決定系數(shù)R2為0.58～0.89。添加檸檬酸的兩個(gè)處理CA0.1、CA0.5與對(duì)照CA0相比，其最大吸附量Xm明顯增加，增加幅度分別為4.3%和23.2%，說(shuō)明供試濃度下檸檬酸促進(jìn)高嶺石對(duì)鉛吸附的同時(shí)也增加了其對(duì)磷的吸附量。K值與礦物對(duì)磷的親和力有關(guān)，越大表明磷與礦物結(jié)合越牢固，吸附的磷越難釋放［17，26］。對(duì)照中，K值為1.41，而隨著檸檬酸濃度由0增加至0.5 mmol L-1，K值由1.41增加至3.19，說(shuō)明檸檬酸濃度的提高不僅增加了高嶺石對(duì)磷的吸附量，同時(shí)還增加了其對(duì)磷的親和力［17］。由于針鐵礦對(duì)磷的吸附量較大，未能檢測(cè)出上清液中的磷，因此不作分析。

進(jìn)一步對(duì)磷與鉛的吸附量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖4）發(fā)現(xiàn)，幾種處理體系中高嶺石對(duì)鉛的吸附量與磷的吸附量均呈線性正相關(guān)（R2≥ 0.80）。礦物表面吸附磷酸根后表面負(fù)電荷量增加，有利于鉛的靜電吸附，另一方面，磷酸根在礦物表面和Pb2+之間起橋接作用，產(chǎn)生S-L-Mn+形式的吸附（S為礦物表面，L為專(zhuān)性吸附的PO43-，Mn+為金屬離子），從而產(chǎn)生更強(qiáng)烈的專(zhuān)性吸附位點(diǎn)，增加了對(duì)Pb2+的吸附［23］。因而磷和供試濃度的檸檬酸促進(jìn)了高嶺石對(duì)鉛的吸附，鉛吸附在礦物表面后，產(chǎn)生誘導(dǎo)吸附作用而增加對(duì)磷的吸附量，磷的吸附又促進(jìn)溶液中鉛的進(jìn)一步吸附，從而再增加磷的吸附量。這種協(xié)同吸附作用使得磷、鉛在礦物表面大量富集，形成一定的穩(wěn)定互作，大大增加了磷和鉛的吸附量［24］。

表1 高嶺石體系中不同濃度檸檬酸存在下磷吸附等溫線的Langmuir 模型擬合參數(shù)Table 1 Fitting parameters of the Langmuir model for P adsorption isotherm of kaolinite as affected by concentrations of citric acid added

圖4 高嶺石中磷吸附量與鉛吸附量相關(guān)關(guān)系Fig. 4 Correlation of P adsorption amounts and Pb adsorption amounts by kaolinite

2.3 磷和檸檬酸對(duì)礦物Zeta電位的影響

Zeta電位與礦物顆粒表面的電荷狀況密切相關(guān)［27］。圖5為不同處理下針鐵礦和高嶺石表面Zeta電位的變化?？梢钥闯觯姆N處理中的Zeta電位均隨pH升高而降低；pH升高，礦物表面的羥基發(fā)生去質(zhì)子化作用，導(dǎo)致正電荷減少，負(fù)電荷增加［27］，Zeta電位下降。

高嶺石中，加入磷或（和）檸檬酸后，均使其Zeta電位-pH曲線向負(fù)值方向位移，降低程度由大而小順序?yàn)?.0 mmol L-1P +0.5 mmol L-1CA＞0.5 mmol L-1CA＞1.0 mmol L-1P。添加磷和檸檬酸處理的高嶺石體系Zeta電位表現(xiàn)出不同程度的降低，表明其表面負(fù)電性增加，對(duì)陽(yáng)離子的靜電吸附作用增強(qiáng)，說(shuō)明在磷和檸檬酸增加高嶺石吸附鉛的過(guò)程中，電性吸附也起到了一定作用。因此，磷和檸檬酸均主要是通過(guò)吸附到高嶺石表面產(chǎn)生專(zhuān)性吸附位點(diǎn)，從而增加對(duì)Pb2+的專(zhuān)性吸附，同時(shí)，其增加礦物表面的負(fù)電荷也部分增加了對(duì)鉛的電性吸附。

圖5 磷和檸檬酸對(duì)針鐵礦（a）和高嶺石（b）Zeta電位的影響Fig. 5 Effect of P and citric acid on Zeta potential of goethite（a）and kaolinite（b）

針鐵礦體系中，對(duì)照處理的零電荷點(diǎn)PZC在8.5左右，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致［28］。添加磷和檸檬酸處理針鐵礦的Zeta電位顯著降低，且隨著體系pH的升高其Zeta電位沒(méi)有明顯變化，這表明針鐵礦表面負(fù)電荷來(lái)源于磷酸根離子和檸檬酸根離子的吸附作用。大量的磷酸根吸附在針鐵礦表面，與其表面的-OH發(fā)生交換作用，導(dǎo)致磷酸根離子在針鐵礦表面富集，促使其表面PZC下降，負(fù)電荷增加［29］，從而增加對(duì)鉛的吸附量。有研究表明［30］，隨著磷吸附量的增加，針鐵礦表面Zeta電位下降，而磷覆蓋量達(dá)到一定程度時(shí)，Zeta電位則變化不大。這說(shuō)明，磷在針鐵礦表面達(dá)到一定吸附量時(shí)，將包被在針鐵礦表面形成Fe-P沉淀，不再改變其表面電荷。因此在磷濃度高時(shí)，可能通過(guò)協(xié)同吸附作用而形成磷-鉛共沉淀。在檸檬酸量高時(shí)，與磷類(lèi)似，可以形成檸檬酸絡(luò)合物覆蓋在表面，使Zeta電位不隨pH而變化。檸檬酸與針鐵礦表面有較強(qiáng)的親和力，同時(shí)又與鉛離子有很強(qiáng)的絡(luò)合作用，這樣在礦物與鉛離子間起了橋接作用，從而增加了對(duì)鉛的專(zhuān)性吸附。

3 結(jié) 論

針鐵礦和高嶺石對(duì)鉛的吸附量隨檸檬酸濃度的升高均呈現(xiàn)“峰形”曲線變化，可以控制體系中檸檬酸濃度來(lái)調(diào)控礦物對(duì)鉛的吸附量或者磷-鉛的穩(wěn)定性；磷的添加均促進(jìn)兩種礦物對(duì)鉛的吸附量。檸檬酸在針鐵礦與鉛離子間起橋接作用，增加對(duì)鉛的專(zhuān)性吸附，磷與鉛在針鐵礦表面可能通過(guò)協(xié)同吸附而產(chǎn)生表面共沉淀，是其促進(jìn)礦物吸附鉛的主要機(jī)制；磷和檸檬酸均主要是通過(guò)吸附到高嶺石表面產(chǎn)生專(zhuān)性吸附位點(diǎn)，從而增加對(duì)Pb2+的專(zhuān)性吸附，同時(shí)，電性吸附也起到了一定作用。

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Effects of Phosphorus and Citric Acid on Pb2+Adsorption by Kaolinite and Goethite

ZUO Jichao1，2HU Hongqing2?LIU Yonghong2ZHU Jun2FU Qingling2
（1 Jiangxi Provincial Key Laboratory of Soil Erosion and Prevention，Jiangxi Institute of Soil and Water Conservation，Nanchang 330029，China）
（2 Key Laboratory of Arable Land Conservation（Middle and Lower Reaches of Yangtze River），Ministry of Agriculture，College of Resource and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Effects of phosphorus（P）and citric acid（CA）on Pb2+adsorption by goethite and kaolinite were studied through a batch isothermal equilibrium experiment and Zeta potential analysis. Results show that the Pb2+adsorption by goethite and kaolinite rose with rising citric acid concentration and peaked when citric acid concentration reached 0.5 mmol L-1. The effect of citric acid was enhanced to a varying extent by the presence of phosphorous regardless of concentration. With rising P concentration，Pb sorption by the two minerals increased and leveled off when P concentration reached 1 mmol L-1and 0.6 mmol L-1for goethite and kaolinite，respectively. When citric acid was spiked in addition to phosphorus，Pb sorption by the two minerals increased with rising citric acid concentration added，which indicates that phosphorous and citric acid would jointly enhance lead sorption by the minerals. In the kaolinite system，the addition of phosphorous and/or citric acid moved the Zeta potential-pH curve towards negative，displaying an order of 1.0 mmol L-1P +0.5 mmol L-1CA＞0.5 mmol L-1CA＞1.0 mmol L-1P，in terms of intensity of the effect，which indicates that the increased negative charges on the surface of kaolinite are responsible partially for the increased electrostatic adsorption of Pb2+. Both P and citric acid decreased Zeta potential of goethite significantly，and Zeta potential did not vary much with rising pH，which indicates that both phosphorous and citric acid increase specific adsorption Pb mainly by getting adsorbed on the surface of goethite.

Phosphorus；Citric acid；Lead；Goethite；Kaolinite；Adsorption

S153

A

10.11766/trxb201606160113

（責(zé)任編輯：盧 萍）

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41371470）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD05B02）和江西水利科技項(xiàng)目（KT201421）資助Supported by the National Natural Science Foundation of China（No.41371470），the National Key Technology R&D Program of China（No.2015BAD05B02） and the Water Conservancy Science and Technology Projects of Jiangxi Province（No.KT201421）

? 通訊作者Corresponding author，E-mail：hqhu@mail.hzau.edu.cn

左繼超（1987—），男，碩士，助理工程師，主要研究方向?yàn)橥寥拉h(huán)境化學(xué)。E-mail：jczuo1121@163.com

2016-06-16；

2016-09-17；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.chki.net）：2016-10-31