表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用
  环境科学学报  2018, Vol. 38 Issue (5): 2014-2022
表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用    [PDF全文]
刘伟1,2 , 李文斌3 , 孟昭福1,4 , 白丹1 , 谢婷1 , 任爽1 , 王腾1 , 胡啸龙1     
1. 西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌 712100;
2. 新疆工程学院化学与环境工程系, 乌鲁木齐 830091;
3. 西华师范大学环境科学与工程学院, 南充 637009;
4. 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100
摘要: 在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土吸附苯酚最佳修饰比例的基础上,通过添加膨润土改变2种黄棕壤中的蒙脱石含量(分别为6%和43%),利用X射线衍射和有机碳含量表征了蒙脱石含量对BS+CTMAB复配修饰黄棕壤性质的影响.同时,采用批处理法研究了蒙脱石含量对BS-12+CTMAB复配修饰黄棕壤吸附苯酚能力的影响,对比了不同温度、pH和离子强度下吸附的差异,并探讨了影响机制.结果表明,CTMAB复配修饰增加了BS-12修饰土样的TOC含量并增强了土样对苯酚的吸附能力,且苯酚在复配修饰土中的解吸程度均高于CK、BS-12和CTMAB修饰土;随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大,BS-12、CTMAB修饰和BS-12+CTMAB复配修饰土蒙脱石层间距、TOC含量和对苯酚吸附能力整体上均呈增加趋势;单因素对各修饰土样吸附苯酚的影响程度上,温度、pH逐渐减小,离子强度逐渐增大;蒙脱石含量决定的TOC是影响修饰土样对苯酚吸附能力大小的关键因素,修饰土样对苯酚的吸附依然以分配作用为主.
关键词: 两性复配修饰     黄棕壤     蒙脱石     苯酚     吸附    
Adsorption of phenol on amphoteric-cationic modified yellow brown soil by adding montmorillonite
LIU Wei1,2, LI Wenbin3, MENG Zhaofu1,4 , BAI Dan1, XIE Ting1, REN Shuang1, WANG Teng1, HU Xiaolong1    
1. Department of Natural Resource and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100;
2. Department of Chemical and Environmental Engineering, Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi 830091;
3. College of Environmental Science and Engineering, China West Normal University, Nanchong 637009;
4. Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-Environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100
Received 8 September 2017; received in revised from 10 November 2017; accepted 10 November 2017
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.41271244) and the Key Research-Development Project of Shaanxi Province(No.2017SF-385)
Biography: LIU Wei(1983-), male, Ph.D. candidate, E-mail:lwmjp@163.com
*Corresponding author: MENG Zhaofu, E-mail:zfmeng1996@263.net
Abstract: Based on the best modification ratio of phenol adsorption on bentonites modified by an amphoteric modifier of dodecyl dimethyl betaine (BS-12) and a cationic modifier of hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTMAB), an experiment was designed to add bentonites to change the clay mineral composition of yellow brown soils, which contain 6% and 43% montmorillonite, respectively. X-ray diffraction and organic carbon contents were detected to investigate the influence of montmorillonite on the properties of co-modified yellow brown soils, Batch experiments were conducted to evaluate the impacts of montmorillonite on the phenol adsorption of amphoteric-cationic modified yellow brown soils, the difference of phenol adsorption was contrasted under different temperature, pH and ionic strength. In the meanwhile, the related adsorption mechanism was also explored. Results showed that total organic carbon content and adsorption capacity of phenol all increased with combined modification, and the desorption of phenol on co-modified yellow brown soils was higher than CK, BS-12 and CTMAB modified yellow brown soils. With the increase of montmorillonite content, montmorillonite interlayer spacing, total organic carbon content and adsorption capacity of amphoteric, cationic and co-modified soils all increased. In addition, the impact of temperature and pH decreased, while the impact of ionic strength increased with increase of montmorillonite content. TOC, decided by montmorillonite content, was the key factor for phenol adsorption on modified yellow brown soils, and distribution played a leading role on the adsorption process.
Key words: combined modification     yellow brown soil     montmorillonite     phenol     adsorption    
1 引言(Introduction)

采用表面活性剂修饰黏土矿物来增强其对有机、重金属污染物的吸附能力已有诸多研究报道(Carvalho et al., 2012; Nourmoradi et al., 2012; Sarkar et al., 2013).国内外学者通过采用阳离子(Dutta et al., 2015; Liu et al., 2014)或双阳离子(屈智慧等, 2009; Li et al., 2012)、阴-阳离子(高海鹰等, 2011)、阳-非离子(Chen et al., 2013)及其他复合形式(Flores et al., 2017; Huang et al., 2011)修饰黏土矿物或土壤, 来提高土壤对有机污染物的吸附能力;而采用两性修饰(Mouton et al., 2009; Meng et al., 2008)和两性复配修饰(Li et al., 2016a; 2016b)黏土矿物或土壤可以提高同时吸附有机物和重金属的能力.

土壤组成复杂, 而黏土矿物是土壤的重要组成部分, 对土壤吸附性质具有重要影响, 同时对两性复配修饰增强其对有机污染物吸附能力也具有很重要的影响.因此, 研究黏土矿物组成变化对于探明两性复配修饰的影响, 进而为在土壤中建立起两性复配修饰的构效关系具有十分重要的意义.

研究表明, 塿土耕层和粘化层土样经阳离子和阴-阳离子修饰剂修饰后均能显著增强对苯酚的吸附能力(孟昭福等, 2005);采用两性修饰剂(BS-12)修饰阳离子交换量(CEC)较低的塿土而制备的两性修饰土能同时吸附有机物和重金属(Meng et al., 2008);而在保持对重金属吸附能力的前提下, 采用阳离子复配修饰可以提高两性单一修饰塿土对有机物的吸附能力(白俊风等, 2010);膨润土(李彬等, 2014)经两性-阳离子复配修饰后, 对苯酚的吸附效果较原土和两性修饰土分别提高了14.54~31.03倍和1.76~9.47倍, 且对苯酚的吸附以分配吸附为主;在两性-阳离子复配修饰膨润土吸附苯酚的最佳修饰比例(李彬等, 2014)基础上, 制备的2种两性-阳离子复配修饰黄棕壤(刘伟等, 2017).对苯酚的吸附效果比较中, 蒙脱石含量为43%的黄棕壤的吸附量分别是原土和两性修饰土的10.94和3.10倍, 蒙脱石含量为6%的黄棕壤的吸附量分别是原土和两性修饰土的4.94和2.60倍, 且对苯酚的吸附机制与黏土矿物(李彬等, 2014)相同, 均以分配吸附为主(刘伟等, 2017).目前针对改性剂种类、土壤种类和吸附效果等方面的研究较多, 而有关土壤中黏土矿物组成变化对土样两性修饰的吸附效果及其机制的研究尚未见到报道.

为了探索黏土矿物组成对两性复配修饰黄棕壤吸附苯酚效果的影响, 本文通过添加一定比例膨润土到黄棕壤中改变黄棕壤黏土矿物组成, 基于前期研究得到的BS-12+CTMAB复配修饰膨润土吸附苯酚的最佳修饰比例, 制备两性-阳离子复配修饰土样, 研究在不同温度、pH和离子强度下, 不同黏土矿物组成的两性-阳离子复配修饰黄棕壤对苯酚的吸附特征, 并对其吸附机制进行探讨, 以期为两性复配修饰应用于增强黄棕壤对有机污染物的吸附提供理论依据.

2 材料与方法(Materials and methods) 2.1 实验材料

供试土样为黄棕壤, 采自陕西安康市石泉县境内, 采样深度为0~40 cm.供试黏土矿物为钠基膨润土, 购于河南信阳, 膨润土预先经水洗提纯, 提纯后膨润土定义为B.

两性修饰剂采用十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12, 简称BS, AR, 天津兴光助剂厂), 阳离子型修饰剂采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB, 简称CT, AR, 阿拉丁试剂), 有机污染物采用苯酚(AR, 西陇化工股份有限公司)配制.

2种黄棕壤(蒙脱石含量分别为6%和43%)分别定义为Y1和Y2, 将膨润土按添加量20%分别加入到2种黄棕壤中, 分别得到YB1和YB2土样, 其基本理化性质见表 1.

表 1 供试土样基本理化性质 Table 1 Basic physical and chemical properties of the soil used

研究表明(李彬等, 2014), 100%CEC的CT复配修饰100%CEC的BS修饰膨润土(100BS+100CT)对苯酚的吸附效果最佳.本文分别根据YB1、YB2和膨润土的CEC及YB1、YB2中蒙脱石的含量, 按文献(刘伟等, 2017)方法将膨润土吸附苯酚的最佳修饰比例换算成YB1、YB2两性复配修饰比例, 分别为61BS+61CT(61%CEC的BS和61%CEC的CT复配修饰)和102BS+102CT(102%CEC的BS和102%CEC的CT复配修饰).BS修饰黄棕壤和BS+CTMAB复配修饰黄棕壤均采用湿法制备(李文斌等, 2016).

2.2 实验设计与方法 2.2.1 实验设计

等温吸附采用批量平衡法进行, 苯酚浓度梯度设置5、10、20、50、100、200、300、400、500 μg·mL-1 9个浓度, 溶液均含一定浓度KNO3作为背景离子, 每个处理设3个重复.吸附后使用0.1 g·L-1 NaCl溶液解吸1次.Y1、YB1、Y2、YB2的CK、单一BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样均为供试土样.

温度影响实验中, 温度分别设为20、30和40 ℃, pH值为7, 0.1 mol·L-1 KNO3作为背景离子;KNO3背景溶液浓度影响实验中, KNO3浓度分别设为0.05、0.1和0.5 mol·L-1, 温度为30 ℃, pH值为7;pH影响实验中, pH分别设为4、7和10, 温度为30 ℃, 0.1 mol·L-1 KNO3作为背景离子.

2.2.2 实验方法

称取0.5000 g供试土样于9支50 mL塑料离心管中, 加入20.00 mL预先调节好pH和离子强度的不同浓度梯度的苯酚溶液, 恒温振荡24 h, 4000 r·min-1离心分离, 然后测定上清液中苯酚浓度, 以差减法确定各供试土样对苯酚的平衡吸附量.苯酚在黄棕壤各供试土样中的解吸量采用文献(王学友, 2006)中的解吸方法.

吸附及解吸上清液中苯酚采用UV-1200紫外可见分光光度计在510 nm处以4-氨基安替比林法测定, 试剂空白校正背景吸收;有机碳含量采用重铬酸钾-硫酸亚铁滴定法测定(GB/T17378.5—1998);X射线衍射(XRD)分析采用德国Bruker公司的D8ADVANCE型号衍射仪, 铜靶Kα射线源(λ=0.15418 nm), Lynx Exe陈列探测器, 电压40 kV, 电流40 mA, 扫描步长0.02°, 扫描速度17.7 s·步-1, 扫描范围4°~70°.

2.3 数据处理

吸附等温线采用Henry模型(李婷等, 2012)拟合, 表达式为S=kc.其中, S为吸附平衡时土样吸附苯酚的量(mmol·kg-1), c为平衡时土样上清液中苯酚的浓度(mmol·L-1), k为表征吸附质在吸附剂与溶剂中的分配系数, 在一定程度上可以表示吸附质在吸附剂表面的结合能力.模型拟合采用CurveExpert1.4软件.土样层间距以Bragg方程计算(王晋等, 2015).

3 结果与分析(Results and analysis) 3.1 蒙脱石含量对供试土样XRD影响

XRD图谱结果显示(图 1), 2种黄棕壤土样经BS、CT和BS+CT复配修饰后, YB1和YB2土样蒙脱石衍射峰(2θ在2°~8°之间)分别较Y1和Y2向左明显移动, 层间距增加.在Y1和Y2蒙脱石层间距(d001)基础上, YB1和YB2的蒙脱石层间距BS修饰分别增加了0.45和0.70 nm, CT修饰分别增加了0.65和0.27 nm, BS+CT复配修饰分别增加了0.44和0.20 nm.

图 1 各供试土样XRD衍射(a.CK;b.BS修饰土样;c.CT修饰土样;d.BS+CT复配修饰土样) Fig. 1 XRD spectra of original and modified soils

上述结果显示, BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样蒙脱石层间距整体上表现出相同的特征, 即YB2的蒙脱石层间距最大, 其次是YB1和Y2, Y1的蒙脱石层间距最小.BS、CT修饰和BS+CT复配修饰对YB1、YB2土样的修饰均是通过插层方式(Duan et al., 2014)进行, 随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大, CEC增大, 相同修饰比例下修饰剂用量增加, 插入蒙脱石层间修饰剂用量增大, 进而导致层间距增加, 最终Y1、YB1、Y2和YB2各修饰土样蒙脱石层间距整体表现为Y1 < Y2 < YB1 < YB2.

3.2 蒙脱石含量对供试土样TOC影响

对于供试土样TOC的结果, 由表 2可知, 由CK、BS、CT修饰到BS+CT复配修饰, YB1、YB2土样TOC含量均呈BS+CT>CT>BS>CK的顺序, 并随总修饰比例的增大而升高, 与膨润土(李彬等, 2014)、黄棕壤(刘伟等, 2017)的TOC含量变化相同.

表 2 供试土样TOC含量和层间距 Table 2 Total organic carbon content and interlayer spacing of original and modified soils

随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大, Y1、YB1、Y2和YB2的BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样的TOC含量变化呈现Y1 < Y2 < YB1 < YB2的顺序, 整体上随土样蒙脱石含量的增大TOC含量呈增加趋势.YB2的TOC含量是YB1、Y2和Y1的倍数中, BS修饰分别为2.11、2.62和6.31倍, CT修饰分别为1.81、2.10和5.10倍, BS+CT复配修饰分别为1.44、1.65和4.77倍.与层间距具有相同的变化趋势.

3.3 苯酚在供试土样中的吸附

30 ℃条件下, 各供试土样对苯酚的吸附量均随苯酚平衡浓度的增大而增加, 且吸附等温线均为线性模式(图 2).采用Henry模型对吸附等温线进行拟合, 由拟合的可决系数R2(表 3)可知, Henry模型适于描述土样对苯酚的吸附.由Henry方程参数k值可见, YB1、YB2土样对苯酚的吸附均表现为BS+CT>CT>BS>CK顺序, 同膨润土(李彬等, 2014)、黄棕壤(刘伟等, 2017)对苯酚吸附的规律一致.

图 2 供试土样对苯酚的吸附等温线(a.CK;b.BS修饰土样;c.CT修饰土样;d.BS+CT复配修饰土样) Fig. 2 Adsorption isotherms of phenol on original and modified soils

表 3 苯酚吸附的Henry模型拟合结果(30 ℃) Table 3 Results fitting Henry model of phenol adsorption(30 ℃)
3.3.1 蒙脱石含量对苯酚吸附的影响与苯酚在修饰土中的解吸特征

图 2表 3 Henry模型拟合结果可知, Y1、YB1、Y2和YB2对苯酚吸附效果的比较中, YB2分别是YB1、Y2和Y1的1.11、1.35和1.98倍(CK), 1.58、1.83和4.99倍(BS修饰), 1.71、1.76和4.47倍(CT修饰), 以及1.54、1.75和5.70倍(BS+CT复配修饰).可见随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大, BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样对苯酚的吸附效果均呈现Y1 < Y2 < YB1 < YB2的顺序, 整体上随土样蒙脱石含量的增大吸附增加, 与层间距、TOC含量变化趋势相同.

同时对苯酚在供试土样上的吸附量与解吸量的关系进行分析, 结果见图 3.可见4种黄棕壤各供试土样的解吸量均随着吸附量的增加而增加, 说明吸附量越大, 解吸量也越大.苯酚在4种黄棕壤各供试土样上的解吸率均随着土样总修饰比例的增大而增大.Y1、YB1、Y2和YB2 CK的解吸率平均值分别为6.05%、6.90%、6.87%和7.13%;BS修饰土的解吸率平均值分别为7.06%、9.41%、9.06%和10.98%;CT修饰土的解吸率平均值分别为7.92%、10.91%、10.52%和12.01%;BS+CT复配修饰土的解吸率平均值分别为8.95%、12.92%、12.37%和13.03%.

图 3 苯酚吸附量和解吸量关系(a.Y1;b.YB1;c.Y2;d.YB2) Fig. 3 Phenol adsorption and desorption amount relation
3.3.2 温度对苯酚吸附的影响

图 4为在20~40 ℃范围内供试土样对苯酚吸附的温度效应, Y1、YB1、Y2和YB2各修饰土样对苯酚的吸附量均表现为随温度升高而降低的增温负效应现象, 表现出物理吸附特征(李彬等, 2014; 刘伟等, 2017).说明温度升高均不利于各供试土样对苯酚的吸附, 结合直线型吸附等温线的特征, 证实了修饰土样吸附苯酚的方式是通过分配作用完成的.

图 4 温度对苯酚吸附的影响(A.BS修饰土样;B.CT修饰土样;C.BS+CT复配修饰土样;不同小写字母表示各处理间差异显著(p < 0.05), 下同) Fig. 4 Effect of temperature on phenol adsorption

Y1、YB1、Y2和YB2土样, 经BS修饰后对苯酚的吸附量分别减少了8.68%、7.16%、7.24%和6.70%, 且各BS修饰土样在不同温度处理下均显著差异;经CT修饰后分别减少了6.63%、5.88%、6.23%和5.01%, YB2的CT修饰土样在不同温度处理下呈显著差异, 而Y1、YB1、Y2的CT修饰土样均在40 ℃时与其余处理呈显著差异;经BS+CT复配修饰后分别减少了3.33%、3.22%、3.29%和3.05%, Y1的BS+CT修饰土样在40 ℃时与其余处理呈显著差异, 而其余BS+CT修饰土样均在不同温度处理下显著差异.整体上呈现随修饰土样中蒙脱石含量增大而温度效应下降的趋势, 且同样表现出“感温钝化”现象(任爽等, 2017).

3.3.3 离子强度对苯酚吸附的影响

图 5可知, 在0.05~0.5 mol·L-1 KNO3浓度范围, Y1、YB1、Y2和YB2各修饰土样对苯酚的吸附量均随KNO3浓度的增大而呈现先升高后变化不大的规律, 在KNO3浓度为0.1和0.5 mol·L-1时对苯酚的吸附量均高于KNO3浓度为0.05 mol·L-1时对苯酚的吸附量.

图 5 离子强度对苯酚吸附的影响(A.BS修饰土样;B.CT修饰土样;C.BS+CT复配修饰土样) Fig. 5 Effect of ionic strength on phenol adsorption

随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大, 离子强度对BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土吸附苯酚的影响程度均整体上呈增大趋势, 表现出蒙脱石含量越大离子强度影响越高的变化趋势.当KNO3浓度为0.1 mol·L-1时, 相较于0.05 mol·L-1时的吸附量, Y1、YB1、Y2和YB2对苯酚的吸附量分别增加了26.13%、42.91%、42.59%和43.45%(BS修饰), 11.10%、12.45%、11.44%和14.42%(CT修饰), 以及7.25%、9.32%、8.96%和10.20%(BS+CT复配修饰).除了Y2的BS修饰土样在不同离子强度处理下显著差异外, 其余土样的BS、CT和BS+CT修饰均在KNO3浓度为0.05 mol·L-1时与其余处理差异显著.

3.3.4 pH对苯酚吸附的影响

pH对苯酚吸附的影响如图 6所示, 在pH=4~10范围内, Y1、YB1、Y2和YB2各修饰土样对苯酚的吸附量均随着pH值的增大而减小, 表现出相同的规律, 但减小的幅度不同.

图 6 pH对苯酚吸附的影响(a.BS修饰土样;b.CT修饰土样;c.BS+CT复配修饰土样) Fig. 6 Effect of pH on phenol adsorption

当pH从4.0增大到10.0时, Y1、YB1、Y2和YB2的BS修饰土样对苯酚的吸附量分别减少了26.08%、11.42%、18.64%和10.02%, 且各BS修饰土样在不同pH值处理下均差异显著;CT修饰土样分别减少了12.68%、7.29%、9.92%和6.17%, Y1的CT修饰土样在pH=10时与其余处理差异显著, Y2、YB1、YB2的CT修饰土样在不同pH值处理下均差异显著;BS+CT复配修饰土样分别减少了6.62%、5.19%、5.43%和4.02%, 且各BS+CT修饰土样在不同pH值处理下均差异显著.具体表现为BS修饰土样对苯酚的吸附量减小幅度最大, 其次为CT修饰土样, BS+CT修饰土样减小幅度最小.

由以上结果分析可知, pH对Y1、YB1、Y2和YB2的BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样吸附苯酚的影响程度整体上随黄棕壤中蒙脱石含量的增大表现为减小趋势.

4 讨论(Discussion)

为了探讨苯酚吸附量与不同蒙脱石含量的黄棕壤性质之间的相关性, 对修饰黄棕壤的黏粒矿物含量、蒙脱石层间距、阳离子交换量、有机碳含量及对苯酚吸附的分配系数k参数之间进行多重Pearson相关性检验, 结果见表 4.由表 4可见, 分配系数k和蒙脱石含量均与蒙脱石层间距、有机碳含量之间呈显著正相关(p < 0.05, p < 0.01).从土壤性质角度上看, 蒙脱石含量、层间距、CEC和有机碳含量4个参数之间相互呈显著的相关关系(p < 0.05, p < 0.01), 证实其具有内在的联系, 而伊利石含量与蒙脱石含量和有机碳含量呈现显著负相关关系(p < 0.05, p < 0.01).

表 4 黏土矿物组成与层间距、CEC、TOC和分配系数k的相关性分析 Table 4 Correlation analysis between clay minerals and Interlayer spacing, CEC, TOC and k

土壤性质参数的相关关系证实了这些参数之间紧密的内在联系.对于蒙脱石含量较大的Y2土样, 由于BS负电荷与蒙脱石层间负电荷斥力的阻力, 使得BS易于通过正电荷基团—N+端吸附在带有负电荷位点的蒙脱石外表面或BS长碳链与有机质结合.而单一CT的正电荷可通过静电引力的形式与蒙脱石层间负电荷结合, 导致CT修饰及BS修饰基础上CT的复配修饰均可通过插层方式进入到蒙脱石层间.因此, 与未修饰土样相比, BS修饰土样蒙脱石层间距未发生变化, 单一CT及BS+CT复配修饰土样层间距增大.

对于蒙脱石含量不是其土壤主要成分的Y1土样, 按蒙脱石含量加入的BS和CT较少, 修饰剂对其蒙脱石的修饰影响也较小, 可能主要修饰到其他组分上.因此, 与未修饰土样相比, Y1的BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样蒙脱石层间距均未发生变化.

对于YB1、YB2土样, 由于黄棕壤中蒙脱石含量增大导致土样阳离子交换量增加, 土样修饰时按其阳离子交换量加入的BS、CT增多, BS除了通过静电引力形式吸附在带有负电荷位点的黏土矿物表面或与有机质结合外, 还有部分BS进入蒙脱石层间, 使层间距增大;而CT仅带正电荷, 不存在与蒙脱石层间负电荷的排斥力, 更易通过插层方式进入到其蒙脱石层间.

因此, BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样蒙脱石层间距和有机碳含量整体上均随黄棕壤中蒙脱石含量的增大而呈增加趋势, 由于蒙脱石的添加减小了伊利石的含量, 故而二者呈负相关关系, 进而伊利石与TOC含量也呈显著负相关.

等温吸附结果和温度效应表明, 各供试修饰土样对苯酚吸附均主要以物理吸附为主, 各修饰土样有机碳含量和对苯酚的分配系数k值呈正相关性进一步证实了分配作用这一结论, 有机碳是决定吸附的主要因素, 修饰土样有机碳含量越高, 表面有机相量越多, 土样对苯酚的分配吸附能力越强.由于黄棕壤中蒙脱石含量的增大使土样有机碳含量增加, 因此, BS、CT修饰和BS+CT复配修饰土样对苯酚的分配吸附能力随黄棕壤中蒙脱石含量的增大整体上呈增强趋势.

KNO3的盐析效应促使分配吸附作用增强, 温度升高增加了溶液中苯酚的溶解度及pH升高使苯酚离子化增强, 二者均抑制了苯酚的分配吸附, 因此, 随着黄棕壤中蒙脱石含量增大, 各修饰土样对苯酚吸附的影响程度随离子强度的增大而整体呈升高趋势, 随温度及pH升高而整体呈降低趋势.温度、pH和离子强度对土样吸附苯酚的影响, 同黏土矿物及黄棕壤表现出的规律(李彬等, 2014; 刘伟等, 2017)一致, 佐证了添加蒙脱石对苯酚吸附的主导机制依然以分配作用为主.

苯酚在各黄棕壤复配修饰土中的解吸程度略高于CK、BS和CT修饰土.这是由于除去苯酚自身从土样解吸外, 在解吸液NaCl存在条件下, Na+与土壤蒙脱石负电荷位点结合的BS、CT的正电荷端之间的离子交换作用, 使部分BS、CT也发生了从土样表面的解吸, 造成BS、CT携带其所吸附的苯酚从土样表面共同解吸.而在不同供试黄棕壤中, 随修饰程度增加, 即由BS、CT修饰到BS+CT复配修饰, 修饰土样表面的疏水性逐渐增强, 对疏水的苯酚吸附能力逐渐增大, 因此,复配修饰土中苯酚的解吸程度较高.这也同文献(王学友, 2006)中的研究结果相一致.

5 结论(Conclusions)

1) 两性复配修饰土样TOC含量和对苯酚的吸附能力均较未修饰原土、单一BS和CT修饰土样增加, 表现为BS+CT>CT>BS>CK的顺序;温度、pH和离子强度对苯酚吸附的影响表明, 修饰土样对苯酚吸附均以分配吸附为主, 与两性复配修饰膨润土和黄棕壤相同.苯酚的解吸量随吸附量的增加而增大, 在各黄棕壤复配修饰土中的解吸程度高于CK、BS和CT修饰土.

2) 随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大, 各修饰土样TOC含量、蒙脱石层间距均有不同程度的增大, 对苯酚的吸附能力均增加, 温度、pH升高对各修饰土样吸附苯酚的影响程度逐渐减小, 离子强度增大对各修饰土样吸附苯酚的影响程度逐渐增大.

3) 蒙脱石含量决定的TOC是决定对苯酚吸附能力大小的关键因素.

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