腐植酸對(duì)金屬離子的吸附特性

畜牧人小李

腐植質(zhì)是已死的生物體在自然界微生物作用下，形成成分復(fù)雜、較穩(wěn)定的一類有機(jī)化合物。其形成時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾千年，沉積厚度可達(dá)幾十米，可分為多個(gè)沉積層。如某地沼澤泥煤形成時(shí)間約8000多年，沉積厚度達(dá)45m，有9個(gè)不同的沉積層。它的總量大得驚人，數(shù)以萬(wàn)億噸計(jì)。江河湖海，土壤煤礦，大部分地表上都有它的蹤跡。根據(jù)腐植質(zhì)形成的地質(zhì)成分可分為土壤、煤炭腐植質(zhì)等。

腐植質(zhì)中主要物質(zhì)為腐植酸、富里酸、棕腐酸。腐植酸為黑色長(zhǎng)鏈大分子化合物，分子量為5000-100000D，氧原子占33-36%，氮占4%，不溶于水和酸，溶于堿。富里酸為黃色短鏈小分子化合物，分子量大小為2000D，溶于任何水、酸、堿溶液，氧原子占45-48%，氮含量低于4%。棕腐酸溶于乙醇，為黑色半固態(tài)物質(zhì)。

腐植酸大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團(tuán)。羥基可沉積蛋白質(zhì)，收斂止血；羰基去腐生肌，促進(jìn)組織修復(fù)；醌基抑制病毒DNA合成、抗菌消炎；羧基、苯酚基可作為陽(yáng)離子交換體，吸附金屬離子。目前已證明，腐植酸具有治療胃腸疾病、促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng)、抗炎、提高免疫力等功效。在醫(yī)藥方面，腐植酸顆粒為一種治療胃腸疾病的處方藥。在種植業(yè)，可溶性的腐植酸鈉是一種高效葉面肥。在養(yǎng)殖業(yè)，作為飼料添加劑廣濟(jì)應(yīng)用于畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。在環(huán)境保護(hù)污水處理業(yè)，不溶性腐植酸吸附有害金屬離子，起凈化作用。

本文重點(diǎn)介紹腐植酸對(duì)不同金屬離子的吸附特性。收集14篇不同領(lǐng)域關(guān)于腐植酸吸附金屬離子的研究。

總結(jié)如下：

1、腐植酸通過(guò)分子上羧基和苯酚基與金屬離子結(jié)合，形成螯合物物或絡(luò)合物。腐植酸對(duì)金屬離子的吸附強(qiáng)度與分子上羧基和苯酚基總數(shù)與正相關(guān)。

2、溶液pH<2時(shí)，腐植酸分子上的羧基和苯酚基吸附溶液中H&#8314;。各分子間通過(guò)化學(xué)鍵相互連接，形成大分子團(tuán)，發(fā)生凝聚。凝聚后的腐植酸分子，不再吸附金屬離子。

3、液pH過(guò)大時(shí)（如7-11），腐植酸吸附的金屬陽(yáng)離子易與溶液中OH-形成強(qiáng)堿，競(jìng)爭(zhēng)性阻斷了腐植酸對(duì)金屬離子的吸附。

4、中性、弱酸性環(huán)境下，腐植酸對(duì)大部分金屬陽(yáng)離子的吸附率最大。

5、腐植酸對(duì)金屬陽(yáng)離子的吸附率受pH、離子濃度、腐植酸濃度、溫度、腐植酸化學(xué)組成等影響。

6、不同金屬陽(yáng)離子與腐植酸的結(jié)合位點(diǎn)不同。有試驗(yàn)研究了富里酸對(duì)14種陽(yáng)離子親和特性發(fā)現(xiàn)：AL3+、H+、Pb2+、Hg2+、Cr3+的主要吸附位點(diǎn)為苯酚基， Ca2+、Mg2+、Cd2+、Fe2+、Mn2+的主要吸附位點(diǎn)為羧基， Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+在苯酚基、羧基位點(diǎn)均有吸附。

7、腐植酸對(duì)不同金屬離子的親和力不同。Irving-Williams 熱力學(xué)順序?yàn)镸n2+<Fe2+<Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+。國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)由于腐植酸分子差異，其對(duì)金屬離子競(jìng)爭(zhēng)性吸附順序并不完全相同。如某研究發(fā)現(xiàn)：2.5<pH<3.5時(shí)，金屬離子在腐植酸分子上競(jìng)爭(zhēng)吸附順序?yàn)镃u2+>Pb2+>Cd2+>Zn2+；pH>5.0時(shí)，則為Cd2+>Cu2+>Zn2+>Pb2+。

作者：戶啟蔚
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