活化石墨烯促进镉在电动修复土壤中的迁移及其机理探讨

【作者】 许佳澄； 马强； 吴启堂； 龙新宪；

【机构】 华南农业大学资源环境学院；

【摘要】 土壤电动修复可以使重金属离子迁移到阴极,但是因为"聚焦反应",重金属往往在靠近阴极的土壤形成沉淀,不利于修复过程的推进。活化石墨烯作为石墨烯的衍生物,具有高导电性、高吸附性,研究主要集中在超级电容器和吸附剂两个方面。本研究我们尝试将电动修复和活化石墨烯结合在一起,探索其对镉迁移的促进作用。我们首先研究了吸附剂量、吸附时间、镉初始浓度、pH对活化石墨烯对镉离子的吸附作用,接着用SEM-EDS等分析手段探究活化石墨烯对镉离子的吸附机理。进一步采用水平电动修复实验探究不同的吸附剂插入位置对土壤镉的修复效果及对土壤pH的影响。结果表明:(1)活化石墨烯对镉离子具有很大的吸附容量,符合Langmuir吸附模型,理论最大吸附容量为542.27mg/g。达到吸附平衡的时间短,适用于pH 5-8的镉溶液。(2)活化石墨烯吸附镉后在表面形成形状规则的球形晶体,经SEM-EDS表征,主要形成了碳酸镉化合物,且活化石墨烯具有选择吸附性,不会对土壤溶液中的其他阳离子产生吸附效应。(3)活化石墨烯可以显著改善电动修复过程中阴极附近土壤的碱化,不加活性石墨烯的阴极土壤pH比加吸附剂的要高出3个单位。(4)与空白组相比,将活化石墨烯插入到距离阴极5cm的土壤中更有利于镉离子向阴极迁移,修复后靠近阴极土壤镉浓度增加了6.5 mg/kg,而靠近阳极土壤中镉浓度降低了0.2 mg/kg。且吸附层的镉浓度增加了18.7mg/kg,即产生了化学吸附。更多还原