土壤對氟的吸附與釋放影響因素探討

摘 要:氟無論是對自然環境還是人類本身都會產生很大危害，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對氟有著很好的吸附功能，但是它也受到外界一些環境因素影響它對氟的吸收。通過本文研究來討論影響土壤對氟的吸附和釋放功能的因素。

關鍵詞:氟吸附釋放影響因素

中圖分類號:V2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0254-01

1 引言

氟中毒的的主要原因是飲用水內氟含量過高?，F在對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，易操作的科學降氟方法。而土壤中含有一種粘土礦物，由于它的物理形態和化學性質比較特殊，它對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，節省了很大的一部分成本。通過實驗研究來探究土壤中的這種粘土物質。

2 實驗材料與方法

2.1 土壤樣品

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

2.2 測定方法

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

2.3 土壤對氟的吸附和釋放實驗

分別秤取2克這六種土壤，分別倒入5個100毫升的離心管內，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，然后進行離心，測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。

在做完吸附實驗后的土樣提取出來，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小時，然后靜置一個小時，再震蕩半個小時，然后進行再離心實驗，測量溶液上半部分的氟化鈉濃度。此時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 草酸對氟吸附和釋放影響實驗

稱取2克的同一種土壤四份，分別倒入4個100毫升的離心管內，其中3個分別倒入濃度為1、2、3(單位:毫克每升)的草酸溶液，另1個加入100毫升的純凈水。在這四個離心管內在分別加入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，然后離心，測量上半部分溶液濃度。測出與原始濃度差。將實驗后的土壤提取出來做下一個實驗，再分別加50毫升純凈水，在25攝氏度環境下震蕩、靜置、離心。測出與第二次實驗的濃度差。

2.5 四氧化磷根對氟的吸附和釋放影響實驗

稱取2克的同一種土壤四份，分別倒入4個100毫升的離心管內，其中3個分別倒入濃度為1、2、3(單位:mg/L)的四氧化磷根溶液，另1個加入100毫升的純凈水。在這四個離心管內在分別加入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，然后離心，測量上半部分溶液濃度。測出與原始濃度差。將實驗后的土壤提取出來做下一個實驗，再分別加50毫升純凈水，在25攝氏度環境下震蕩、靜置、離心。測出與第二次實驗的濃度差。同草酸實驗相同。

2.6 等溫吸附模型實驗

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。

3 實驗結果與討論

3.1 土壤對氟的吸附和釋放影響

在相同溫度和相同氟濃度的環境下，五種土壤對氟的吸附能力依次為黃粘泥水田土、紅粘壤土、泥質巖黃壤土、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，土壤對氟的吸附能力越強。

在相同溫度和相同氟濃度的環境下，五中土壤對氟的釋放能力依次為黃粘泥水田土、紅粘壤土、泥質巖黃壤土、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，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。

土壤對氟的吸附和釋放存在著一定的關系。不同土壤在高濃度的時候它的釋放量隨著吸附量的增大而增大，在低濃度的時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 草酸對土壤吸附的影響

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

造成草酸對氟的吸收影響有三個主要原因:⑴草酸跟離子活躍性太強，導致它與鐵、鈣等物質化合為生成物，這都影響到了草酸跟對氟的吸附。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爭吸附，抑制了草酸跟的吸附。⑶草酸跟顯酸性，當草酸跟加入時增加了土壤的酸性，而在酸性環境下有利于土壤對氟的吸附。

3.3 四氧化磷根對氟的吸附和釋放影響

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

造成四氧化磷根對土壤對氟的吸附影響有以下三個原因:⑴四氧化磷根的水溶液顯堿性，在堿性環境條件下，對土壤對氟的吸附具有抑制作用。⑵四氧化磷根與氟離子也是競爭吸附，相互抑制。⑶四氧化磷根非?；钴S，與與鐵、鈣等物質化合為難容水的生成物，同時抑制吸附。

3.4 土壤對氟的吸附等溫影響

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

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

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

4 結語

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

參考文獻

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