土壤對(duì)氟的吸附與釋放影響因素探討

摘 要:氟無論是對(duì)自然環(huán)境還是人類本身都會(huì)產(chǎn)生很大危害，所以我們需要降低氟的含量來減少氟造成的各種危害。而土壤中存在一種礦物質(zhì)對(duì)氟有著很好的吸附功能，但是它也受到外界一些環(huán)境因素影響它對(duì)氟的吸收。通過本文研究來討論影響土壤對(duì)氟的吸附和釋放功能的因素。

關(guān)鍵詞:氟吸附釋放影響因素

中圖分類號(hào):V2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0254-01

1 引言

氟中毒的的主要原因是飲用水內(nèi)氟含量過高。現(xiàn)在對(duì)于降氟的方法主要有吸附法、反滲透法，離子交換法和沉淀法。但是由于這些方法的成本高，不易操作。所以還在尋求一種低成本，易操作的科學(xué)降氟方法。而土壤中含有一種粘土礦物，由于它的物理形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)比較特殊，它對(duì)氟有著很好的吸附作用。土壤在地球上有著很大的利用面積，這樣在降氟上就有了天然的材料，節(jié)省了很大的一部分成本。通過實(shí)驗(yàn)研究來探究土壤中的這種粘土物質(zhì)。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 土壤樣品

在同一山區(qū)選取五種土壤分別為黃粘泥水田土，紅粘壤土，泥質(zhì)巖黃壤土，紅砂泥水田土，中性紫色土。要求表層必須是自然風(fēng)干的。

2.2 測(cè)定方法

游離鐵，游離鋁，非晶型鐵，非晶型鋁，濃度不同的草酸溶液。測(cè)定方法使用氟離子選擇電極法。

2.3 土壤對(duì)氟的吸附和釋放實(shí)驗(yàn)

分別秤取2克這六種土壤，分別倒入5個(gè)100毫升的離心管內(nèi)，在分別加入50毫升濃度為20、40、50、100、150、200(單位:mg/l)的氟化鈉溶液中。把它們放在25攝氏度的溫度下來回震蕩半小時(shí)，然后進(jìn)行離心，測(cè)量溶液上半部分的氟化鈉的濃度。上本部分溶液濃度與原始溶液濃度之差即為土壤的吸附量。

在做完吸附實(shí)驗(yàn)后的土樣提取出來，再分別加入50毫升的純凈水。在25攝氏度溫度下來回震蕩半個(gè)小時(shí)，然后靜置一個(gè)小時(shí)，再震蕩半個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行再離心實(shí)驗(yàn)，測(cè)量溶液上半部分的氟化鈉濃度。此時(shí)的氟化鈉濃度與吸附后的氟化鈉濃度之差即為土壤的釋放量。

2.4 草酸對(duì)氟吸附和釋放影響實(shí)驗(yàn)

稱取2克的同一種土壤四份，分別倒入4個(gè)100毫升的離心管內(nèi)，其中3個(gè)分別倒入濃度為1、2、3(單位:毫克每升)的草酸溶液，另1個(gè)加入100毫升的純凈水。在這四個(gè)離心管內(nèi)在分別加入50毫升的氟化鈉溶液。把它們放在25攝氏度的溫度下來回震蕩半小時(shí)，然后離心，測(cè)量上半部分溶液濃度。測(cè)出與原始濃度差。將實(shí)驗(yàn)后的土壤提取出來做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，再分別加50毫升純凈水，在25攝氏度環(huán)境下震蕩、靜置、離心。測(cè)出與第二次實(shí)驗(yàn)的濃度差。

2.5 四氧化磷根對(duì)氟的吸附和釋放影響實(shí)驗(yàn)

稱取2克的同一種土壤四份，分別倒入4個(gè)100毫升的離心管內(nèi)，其中3個(gè)分別倒入濃度為1、2、3(單位:mg/L)的四氧化磷根溶液，另1個(gè)加入100毫升的純凈水。在這四個(gè)離心管內(nèi)在分別加入50毫升的氟化鈉溶液。把它們放在25攝氏度的溫度下來回震蕩半小時(shí)，然后離心，測(cè)量上半部分溶液濃度。測(cè)出與原始濃度差。將實(shí)驗(yàn)后的土壤提取出來做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，再分別加50毫升純凈水，在25攝氏度環(huán)境下震蕩、靜置、離心。測(cè)出與第二次實(shí)驗(yàn)的濃度差。同草酸實(shí)驗(yàn)相同。

2.6 等溫吸附模型實(shí)驗(yàn)

等溫吸附模型有三種，分別為Timken、Langmuir、Freundlich。

Timken方程為x=kc。

Langmuir方程為l/x=l/xm+l(kXmC)。

Freundlich方程為lgx=l/n(lgc)+lgk。

c為氟濃度，x為吸附量，Xm為最大吸附量，k和n為常數(shù)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 土壤對(duì)氟的吸附和釋放影響

在相同溫度和相同氟濃度的環(huán)境下，五種土壤對(duì)氟的吸附能力依次為黃粘泥水田土、紅粘壤土、泥質(zhì)巖黃壤土、紅砂泥水田土、中性紫色土。在氟濃度不同情況下，氟的濃度越高，土壤對(duì)氟的吸附能力越強(qiáng)。

在相同溫度和相同氟濃度的環(huán)境下，五中土壤對(duì)氟的釋放能力依次為黃粘泥水田土、紅粘壤土、泥質(zhì)巖黃壤土、紅砂泥水田土、中性紫色土。它的釋放能力與吸附能力相同。在氟的濃度不同時(shí)，釋放能力隨著氟濃度的增大而增大，減小而減小。而中性紫色土它的吸附和釋放能力最差，幾乎不變。

土壤對(duì)氟的吸附和釋放存在著一定的關(guān)系。不同土壤在高濃度的時(shí)候它的釋放量隨著吸附量的增大而增大，在低濃度的時(shí)候它的釋放量隨著吸附量的增大而減少。同一種土壤的釋放量隨著它的吸附量的增大而增大。

3.2 草酸對(duì)土壤吸附的影響

在草酸1到2mg/l的濃度范圍內(nèi)，由于濃度太小，土壤對(duì)氟的吸收量幾乎沒有變化。當(dāng)草酸濃度大于2mg/l時(shí)，土壤對(duì)氟的吸收量隨著草酸濃度的升高逐漸升高。

造成草酸對(duì)氟的吸收影響有三個(gè)主要原因:⑴草酸跟離子活躍性太強(qiáng)，導(dǎo)致它與鐵、鈣等物質(zhì)化合為生成物，這都影響到了草酸跟對(duì)氟的吸附。⑵草酸跟有吸附作用，氟離子也有吸附作用，二者在同一溶液中相互競(jìng)爭(zhēng)吸附，抑制了草酸跟的吸附。⑶草酸跟顯酸性，當(dāng)草酸跟加入時(shí)增加了土壤的酸性，而在酸性環(huán)境下有利于土壤對(duì)氟的吸附。

3.3 四氧化磷根對(duì)氟的吸附和釋放影響

四氧化磷根對(duì)土壤對(duì)氟的吸附具有抑制作用。四氧化磷根容易濃度越大對(duì)土壤對(duì)氟的吸附抑制越強(qiáng)并且越明顯。

造成四氧化磷根對(duì)土壤對(duì)氟的吸附影響有以下三個(gè)原因:⑴四氧化磷根的水溶液顯堿性，在堿性環(huán)境條件下，對(duì)土壤對(duì)氟的吸附具有抑制作用。⑵四氧化磷根與氟離子也是競(jìng)爭(zhēng)吸附，相互抑制。⑶四氧化磷根非常活躍，與與鐵、鈣等物質(zhì)化合為難容水的生成物，同時(shí)抑制吸附。

3.4 土壤對(duì)氟的吸附等溫影響

用Timken土壤對(duì)氟的吸附公式直線和平衡液氟濃度進(jìn)行比較，沒有很好的直線關(guān)系，所以Timken公式不能表示出土壤對(duì)氟的吸收情況。

用Langmuir土壤對(duì)氟的吸附公式直線和平衡液氟濃度進(jìn)行比較，幾乎是一條直線關(guān)系，在濃度10mg/l到150mg/l范圍內(nèi)，直線更加筆直，所以Langmuir公式能夠很好的表示出土壤對(duì)氟的吸收情況。

用Freundlich土壤對(duì)氟的吸附公式直線和平衡液氟濃度進(jìn)行比較，呈現(xiàn)出一條直線關(guān)系，在濃度為50mg/l到250mg/l范圍內(nèi)，直線關(guān)系更加明顯了。說明用Freundlich公式能夠較好的表示出土壤對(duì)氟的吸收情況。

4 結(jié)語

氟的危害不僅影響到人類的身體健康，同時(shí)它也在危害我們賴以生存的家園，我們需要一起努力戰(zhàn)勝氟的危害。而土壤又是地球上人類幾乎隨處可見的物質(zhì)，我們需要通過用這種天然的材料來吸附氟，還一個(gè)健康的家園。只要科學(xué)家們不斷專研努力，一定會(huì)尋找到一種低成本，容易操作的更加科學(xué)的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]李學(xué)恒.土壤肥料學(xué)[M].中國(guó)林業(yè)出版社，2004，2.

[2]萬紅友.幾種土壤的氟吸附特性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003(3):329～332.

[3]馬立鋒.茶園土壤對(duì)氟的吸附與解吸特性[J].茶葉科學(xué)，2001(2):161～165.

[4] 沈阿林.幾種土壤對(duì)氟的吸附和解吸[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1997(1):9～15.