《環(huán)境化學實驗》綜合性實驗-土壤對銅的吸附_37346

1、環(huán)境化學實驗綜合性實驗報告書實驗名稱：土壤對銅的吸附實驗學時：12學時適用專業(yè)：環(huán)境科學年級：學號：實驗人：同組人：福建師范大學化學與材料學院·環(huán)境科學與工程學院201 年 月土壤對銅的吸附本實驗以硅藻土為實驗對象，了解有機質及pH兩種因素影響下土壤對銅的吸附。1 背景資料土壤中重金屬污染主要來自于工業(yè)廢水、農藥、污泥和大氣降塵等。過量的重金屬可引起植物的生理功能紊亂、營養(yǎng)失調。由于重金屬不能被土壤中的微生物所降解，因此可在土壤中不斷地積累，也可為植物所富集并通過食物鏈危害人體健康。 重金屬在土壤中的遷移轉化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化還原作用。其中又以吸附作用最為

2、重要。 銅是植物生長所必不可少的微量營養(yǎng)元素，但含量過多也會使植物中毒。土壤的銅污染主要是來自于銅礦開采和冶煉過程。進入到土壤中的銅會被土壤中的粘土礦物微粒和有機質所吸附，其吸附能力的大小將影響銅在土壤中的遷移轉化。2 實驗方案的設計與實施2.1 實驗方案的設計通過向土壤中添加一定數(shù)量的腐殖質和調節(jié)待吸附銅溶液的pH，分別測定上述兩種因素對土壤吸附銅的影響。測試采用火焰原子分光光度計對銅含量進行分析。2.2 實驗原理不同土壤對銅的吸附能力不同，同一種土壤在不同條件下對銅的吸附能力也有很大差別。 土壤對銅的吸附可采用Freundlich吸附等溫式來描述。即： 式中：Q土壤對銅的吸附量，mg/g；

3、 吸附達平衡時溶液中銅的濃度，mg/L； K，n經驗常數(shù)，其數(shù)值與離子種類、吸附劑性質及溫度等有關。將Freundlich吸附等溫式兩邊取對數(shù)，可得： 以對作圖可求得常數(shù)K和n，將K、n代入Freundlich吸附等溫式，便可確定該條件下的Freundlich吸附等溫式方程，由此可確定吸附量（Q）和平衡濃度()之間的函數(shù)關系。2.3 儀器與試劑2.3.1 儀器主要設備設備名稱型號產地廠家原子吸收分光光度計恒溫振蕩器離心機其他儀器儀器名稱規(guī)格容量瓶50 mL，250 mL，500 mL聚乙烯塑料瓶50 mL2.3.2 試劑及其配制試劑名稱純度與規(guī)格產地廠家二氯化鈣/500g金屬銅硝酸/500mL

4、硫酸/500mL氫氧化鈉/500g腐植酸生化試劑/ g(1) 二氯化鈣溶液(0.01 mol/L)：稱取1.5 g CaC12 · 2H2O溶于1L水中。 (2) 銅標準溶液（1000mg/L）：將0.5000g金屬銅（99.9%）溶解于30mL l:1HNO3中，用水定容至500mL。 (3) 50 mg/L銅標準溶液：吸取25 mL 1000 mg/L銅標準溶液于500 mL容量瓶中，加水定至刻度。 (4) 硫酸溶液：0.5 mol/L。 (5) 氫氧化鈉溶液：1 mol/L。 (6) 銅標準系列溶液（pH=2.5）：分別吸取10.00、15.00、20.00、25.00、30.

5、00 mL的銅標準溶液于250 mL燒杯中，加0.01 mol/L CaCl2溶液，稀釋至240 mL，先用0.5 mol/L H2SO4調節(jié)pH2，再以1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH2.5，將此溶液移入250 mL容量瓶中，用0.01 mol/L CaCl2溶液定容。該標準系列溶液濃度為40.00、60.00、80.00、100.00、120.00 mg/L。 按同樣方法，配制pH= 5.0的銅標準系列溶液。 (7) 腐殖酸（生化試劑）。 (8) 1號土壤樣品：將新采集的土壤樣品經過風干、磨碎，過0.15 mm (100目）篩后裝瓶備用。 (9) 2號土壤樣品：取1號土壤樣品300g，

6、加入腐殖酸30g，磨碎，過0.15mm（100目）篩后裝瓶備用。2.4 實驗步驟2.4.1 標準曲線的繪制 吸取50 mg/L的銅標準溶液0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL分別置于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的H2SO4，用水定容，其濃度分別為0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mg/L。然后在原子吸收分光光度計上測定吸光度。根據(jù)吸光度與濃度的關系繪制標準曲線。 原子吸收測定條件：波長：325. 0 nm；燈電流1 mA；光譜通帶：20；增益粗調：0；燃氣：乙炔；助燃氣：空氣；火焰類型：

7、氧化型。2.4.2 土壤對銅的吸附平衡時間的測定(1) 分別稱取1、2號土壤樣品各8份，每份0.8g于50 mL聚乙烯塑料瓶中。 (2) 向每份樣品中各加入50 mg/L銅標準溶液50 mL。 (3）將上述樣品在室溫下進行振蕩，分別在振蕩15min、30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min后，離心分離，迅速吸取上層清液10 mL于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度計測定吸光度。以上內容分別用pH為2.5和5.0的100 mg/L的銅標準溶液平行操作。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制溶液中銅濃度對反應時間的

8、關系曲線，以確定吸附平衡所需時間。2.4.3 土壤對銅的吸附量的測定 (1) 分別稱取1、2號土壤樣品各10份，每份1g，分別置于50mL聚乙烯塑料瓶中。 (2) 依次加入50 ml pH為2.5和5.0、濃度為40.00、60.00、80.00、100.00、120.00 mg /L 銅標準系列溶液，蓋上瓶塞后置于恒溫振蕩器上。 (3) 振蕩達平衡后（本實驗取120min），離心10 min，吸取上層清液10 mL于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度計測定吸光度。(4) 剩余土壤渾濁液測定pH。2.5 實驗注意事項1 銅標準溶液應注意

9、使用聚乙烯塑料瓶存放；2 樣品應及時測定；3正確使用原子吸收分光光度計。 3 實驗結果與討論3.1 實驗數(shù)據(jù)3.1.1 標準曲線的繪制銅標準溶液濃度（mg/L） 0.5 1 2 4 6 8 10 吸光度A 0.0527 0.0992 0.1956 0.3685 0.5467 0.6971 0.8568 表1 標準曲線的繪制圖1 標準曲線的繪制3.1.2 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖確定兩種土樣達到吸附平衡所需時間3.1.2.1 硅藻土吸附銅離子平衡所需時間表2硅藻土吸附銅離子平衡所需時間(pH=2.5)時間/min 15 30 45 60 90 120 150 180 吸光度A 0.7603 0.7395

10、 0.7144 0.6982 0.6769 0.661 0.6608 0.6603 t時刻溶液中稀釋5倍后銅的濃度/(mg/L) 8.72 8.48 8.18 7.99 7.74 7.55 7.55 7.54 t時刻溶液中銅的濃度/(mg/L) 43.60 42.38 40.90 39.94 38.69 37.75 37.74 37.71 吸附量（mg/g） 0.3998 0.4765 0.5690 0.6287 0.7072 0.7658 0.76650.7684 土壤對銅的吸附量可通過下式計算：        

11、                Q = （ -  0)V/(1000W)式中：Q土壤對銅的吸附量，mg/g；       0溶液中銅的起始濃度，mg /L；       溶液中銅的平衡濃度，mg/L； V溶液的體積，mL；

12、0;      W烘干土樣重量，g。圖2硅藻土吸附銅離子平衡所需時間(pH=2.5)pH=5.0按照pH=2.5的模板做3.1.2.2 腐殖土吸附銅離子平衡所需時間pH=2.5按照硅藻土pH=2.5的模板做pH=5.0按照硅藻土pH=2.5的模板做3.1.3土壤對銅的吸附量3.1.3.1 硅藻土對銅的吸附量表6 硅藻土對銅的吸附量時間（min) 120 溶液中銅的初始濃度（mg/L） 40 60 80 100 120 PH=2.5 吸光度A 0.5841 0.8406 0.5497 0.6474 0.4786 溶液中稀釋后銅的平衡濃度

13、（mg/L） 6.73 9.81 6.31 7.49 5.46 溶液中銅的平衡濃度（mg/L） 33.64 49.07 63.14 74.90 90.97 土壤對銅的吸附量Q（mg/g) 0.40 0.68 1.05 1.57 1.81 實驗后ph值 2.72 2.76 2.78 2.77 2.80 PH=5 吸光度A 0.4055 0.6471 0.4839 0.6140 0.4671 溶液中稀釋后銅的平衡濃度（mg/L） 4.58 7.49 5.52 7.09 5.32 溶液中銅的平衡濃度（mg/L） 22.89 37.43 55.22 70.88 88.67 土壤對銅的吸附量（mg/g)

14、 1.07 1.41 1.55 1.82 1.96 實驗后ph值 4.93 4.89 4.88 4.84 4.80 圖6硅藻土對銅的吸附等溫線表7 硅藻土對銅Freundlich吸附等溫線PH=2.5 lgc 1.527 1.691 1.800 1.874 1.959 lgQ -0.401 -0.166 0.023 0.196 0.259 PH=5 lgc 1.360 1.573 1.742 1.851 1.948 lgQ 0.029 0.149 0.190 0.260 0.292 圖7 硅藻土對銅Freundlich吸附等溫線3.1.3.2 腐殖土對銅的吸附量按照硅藻土的來做3.2 實驗數(shù)據(jù)

15、分析與討論（這個自己討論）（1）根據(jù)圖一可得硅藻土在pH=2.5時達到平衡的時間為XXmin;在pH=5時達到平衡的時間為XXmin。（2）根據(jù)圖二可得腐殖土在pH=2.5時達到平衡的時間為XXmin;在pH=5時達到平衡的時間為XXmin。（3）根據(jù)圖XX可得硅藻土：pH=2.5時 lgk=-2.8487 1/n=1.60，其吸附平衡Q=1.42*10-3*1.60 pH=5.0時 lgk=-0.5603 1/n=0.44，其吸附平衡Q=0.28*0.44（4）根據(jù)圖五（2）可得腐殖土：pH=2.5時 lgk=-0.8546 1/n=0.62，其吸附平衡Q=0.14*0.62 pH=5.0時 lgk=-0.1363 1/n=0.36，其吸附平衡Q=0.73*0.36（5） 由實驗后ph的變化來看，pH=2.5的硅藻土和腐殖土都略有增高，但變化不大可視為基本不變；pH=5的硅藻土pH值基本不變，但