腐植酸对金属离子的吸附特性

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腐植质是已死的生物体在自然界微生物作用下，形成成分复杂、较稳定的一类有机化合物。其形成时间长达几千年，沉积厚度可达几十米，可分为多个沉积层。如某地沼泽泥煤形成时间约8000多年，沉积厚度达45m，有9个不同的沉积层。它的总量大得惊人，数以万亿吨计。江河湖海，土壤煤矿，大部分地表上都有它的踪迹。根据腐植质形成的地质成分可分为土壤、煤炭腐植质等。

腐植质中主要物质为腐植酸、富里酸、棕腐酸。腐植酸为黑色长链大分子化合物，分子量为5000-100000D，氧原子占33-36%，氮占4%，不溶于水和酸，溶于碱。富里酸为黄色短链小分子化合物，分子量大小为2000D，溶于任何水、酸、碱溶液，氧原子占45-48%，氮含量低于4%。棕腐酸溶于乙醇，为黑色半固态物质。

腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。羟基可沉积蛋白质，收敛止血；羰基去腐生肌，促进组织修复；醌基抑制病毒DNA合成、抗菌消炎；羧基、苯酚基可作为阳离子交换体，吸附金属离子。目前已证明，腐植酸具有治疗胃肠疾病、促进动植物生长、抗炎、提高免疫力等功效。在医药方面，腐植酸颗粒为一种治疗胃肠疾病的处方药。在种植业，可溶性的腐植酸钠是一种高效叶面肥。在养殖业，作为饲料添加剂广济应用于畜牧、水产养殖业。在环境保护污水处理业，不溶性腐植酸吸附有害金属离子，起净化作用。

本文重点介绍腐植酸对不同金属离子的吸附特性。收集14篇不同领域关于腐植酸吸附金属离子的研究。

总结如下：

1、腐植酸通过分子上羧基和苯酚基与金属离子结合，形成螯合物物或络合物。腐植酸对金属离子的吸附强度与分子上羧基和苯酚基总数与正相关。

2、溶液pH<2时，腐植酸分子上的羧基和苯酚基吸附溶液中H&#8314;。各分子间通过化学键相互连接，形成大分子团，发生凝聚。凝聚后的腐植酸分子，不再吸附金属离子。

3、液pH过大时（如7-11），腐植酸吸附的金属阳离子易与溶液中OH-形成强碱，竞争性阻断了腐植酸对金属离子的吸附。

4、中性、弱酸性环境下，腐植酸对大部分金属阳离子的吸附率最大。

5、腐植酸对金属阳离子的吸附率受pH、离子浓度、腐植酸浓度、温度、腐植酸化学组成等影响。

6、不同金属阳离子与腐植酸的结合位点不同。有试验研究了富里酸对14种阳离子亲和特性发现：AL3+、H+、Pb2+、Hg2+、Cr3+的主要吸附位点为苯酚基， Ca2+、Mg2+、Cd2+、Fe2+、Mn2+的主要吸附位点为羧基， Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+在苯酚基、羧基位点均有吸附。

7、腐植酸对不同金属离子的亲和力不同。Irving-Williams 热力学顺序为Mn2+<Fe2+<Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+。国内研究发现由于腐植酸分子差异，其对金属离子竞争性吸附顺序并不完全相同。如某研究发现：2.5<pH<3.5时，金属离子在腐植酸分子上竞争吸附顺序为Cu2+>Pb2+>Cd2+>Zn2+；pH>5.0时，则为Cd2+>Cu2+>Zn2+>Pb2+。

作者：户启蔚
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