海水主要无机阴离子对镉在针铁矿表面吸附影响研究

镉具有生物富集性和毒性，是地下水和海洋水体中重要的污染物之一，对人类健康构成了严重威胁。针铁矿是土壤、陆地和海洋底泥中一种常见矿物，矿物对镉的吸附能力强弱是影响镉在环境中迁移转化的重要因素，因此开展在不同介质下镉在针铁矿表面吸附机理研究，具有重要的环境意义。 本研究通过实验室序批式吸附试验，溶解度测定试验，X射线衍射分析和表面络合模型，考察在海水中主要共存阴离子在其自然浓度条件下，镉在针铁矿表面吸附机理：如表面沉淀，沉淀，表面三重络合或共沉淀等。 试验研究结果表明：随pH值升高，针铁矿对Cd的吸附量显著增加；Cl-、SO42-和NO3-在pH=8时抑制针铁矿对镉的吸附；影响程度为Cl- > SO42- > NO3-；Cl-和SO42-在低pH值条件下促进镉的吸附；HCO3-在pH 4~10范围内促进镉吸附；pH=8时，对于SO42和NO3-，其与镉加入顺序的不同对吸附结果具有显著影响，先加入镉时，镉的吸附量明显大于先加入阴离子和镉与阴离子同时加入时镉的吸附量。 在pH5-9范围内，镉的溶解度随pH增加急剧下降，在pH=8时，溶液中溶解镉浓度大于吸附实验中镉初始浓度，表明吸附实验中，镉没有到达产生Cd(OH)2(s)沉淀的最低镉浓度，可能产生Cd(OH)2表面沉淀。Cl-、SO42-和NO3-对镉的溶解均有一定促进作用，其影响程度Cl- > SO42- > NO3-，与吸附试验中对镉吸附影响顺序一致。 对负载镉的针铁矿进行X射线衍射试验，结果显示：没有发现β-Cd(OH)2(s)、γ-Cd(OH)2(s)等晶体存在，发现了CdCO3(s)晶体，但不能排除有无定型Cd(OH)2(s)形式存在。由于试验过程中有CO2进入，与镉形成CdCO3(s)沉淀或形成表面沉淀，影响实验结果，揭示了在自然条件下，镉与CO2作用在针铁矿表面形成CdCO3(s)过程。