低分子量有机酸对方解石固磷的影响

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方解石是石灰性土壤中普遍存在的一种矿物,可以固定磷并影响磷的环境地球化学循环。低分子量有机羧酸是土壤中的常见物质,可以影响磷与土壤矿物之间的作用关系。自然界中,有机酸、磷、方解石三者往往是共存的,但有机酸共存体系下方解石固磷的研究并不多。为此,在方解石、有机酸、磷共存的体系下,研究磷的迁移转化规律,具有一定现实意义。通过批量平衡法,结合p H条件、反应时间、有机酸的种类及浓度,研究磷在方解石上的固定规律,得到的主要结论如下:(Ⅰ)方解石与磷的作用结果表明:在p H7.7时,当初始磷浓度≤2.2 mg?L-1时,磷的去除主要通过表面吸附;当初始磷浓度≥3 mg?L-1时,开始出现磷沉淀。在p H8.3时,当初始磷浓度≤7.5 mg?L-1时,磷的去除主要通过表面吸附;当初始磷浓度为10 mg?L-1,开始出现磷的沉淀。在p H9.1和p H10.1时,初始磷浓度≤10 mg?L-1时,磷的去除主要通过表面吸附。结合动力学结果,在24 h反应时间内,当溶液中SIACP的值位于1.97和2.19之间(SIOCP介于1.99和2.32之间),磷会发生沉淀。(Ⅱ)方解石与有机酸的作用研究表明:(1)动力学研究结果显示,苹果酸、酒石酸和柠檬酸在方解石上的吸附先快后慢。在不同的p H条件下,达到吸附平衡所需的时间不同。(2)随着p H升高(7.7~9.7),方解石表面的电负效应以及溶液中HCO3-和CO32-的竞争效应增加,苹果酸、酒石酸和柠檬酸吸附量均不断下降。(3)等温吸附的结果表明,苹果酸、酒石酸和柠檬酸在方解石上的吸附更符合Langmuir模型,同时温度升高有利于苹果酸、酒石酸和柠檬酸的吸附。(Ⅲ)有机酸对方解石固磷的影响结果表明:(1)苹果酸可以通过吸附竞争作用以及与溶液Ca2+的络合作用,降低磷的去除量,甚至推迟沉淀的发生;(2)酒石酸主要通过竞争作用、络合作用以及自由沉淀作用,降低磷的去除量,甚至推迟沉淀的发生;(3)柠檬酸主要通过竞争作用和络合作用,降低磷的去除量,延迟沉淀开始的时间。本研究选择三种低分子量有机羧酸作为衡量因子,通过研究有机酸不同浓度、不同种类对方解石固磷的影响规律,为研究其他低分子量有机酸对土壤矿物固磷的影响提供理论基础。
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