黄土中粘土矿物的提取及其对氯吡硫磷的吸附行为研究
贺 磊
【摘 要】以黄土为原料并从中提取粘土矿物，研究粘土矿物对氯吡硫磷的吸附行为，并从吸附等温线，动力学和热力学角度对其吸附机理进行探讨.吸附等温线模型研究表明，粘土矿物对氯吡硫磷的吸附属于Langmuir和Freundlich的复合型吸附；吸附动力学模型研究表明，该过程符合拟二级动力学方程；吸附热力学参数研究表明，该过程是一个自发的吸热反应，且主要作用为氢键吸附.研究结果有助于进一步探究土壤中残留农药的自净机理. 【期刊名称】西安文理学院学报（自然科学版） 【年(卷),期】2014(017)004 【总页数】5
【关键词】黄土；粘土矿物；氯吡硫磷；吸附等温线；吸附动力学；热力学 氯吡硫磷(chlorpyrifos)又名毒死蜱、乐斯本，是一种中等毒性的有机磷杀虫剂[1]，已成为世界上使用量和生产量最大的农药品种之一，在我国很多地区已得到广泛应用.目前，农药在田间喷洒的总体利用率相对较低，部分农药可能会富集于土壤体系和农产品中，造成较严重的农药残留污染[2].粘土矿物是土壤的重要矿物组成部分，广泛存在于各类土壤环境中，其对土壤环境污染物的吸附作用是影响其迁移转化、生物可利用性等地球化学过程的重要因素[3].因此，有必要探明粘土矿物对土壤环境污染物的吸附机理及特征.
本文拟研究从黄土土壤中提取粘土矿物，对氯吡硫磷进行吸附，考察其吸附效果并探究其吸附机理，以期为同类研究提供参考和借鉴.
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
恒温振荡器，低速台式离心机，紫外-可见分光光度计，40%氯吡硫磷乳油，实验用水为桶装纯净水，其余试剂为色谱纯或分析纯. 1.2 供试土壤
实验所用土壤为黄土，采集于陕西科技大学教学区南侧树林-草坪植被带.使用对角线法采集0～20 cm土壤表层样品，将植物根茎、石块、砂砾等杂物剔除，过1 mm孔径筛.将过筛后的土样装入聚乙烯塑料专用样品袋，于4 ℃冰箱中贴标签存储备用.
1.3 黄土中粘土矿物的提取[4]
取风干的土壤样品100 g，将其破碎并弃去树根，草皮等杂物后倒入烧杯中，加入300～400 mL蒸馏水，浸泡1～2 d，以去除可溶性盐类；加入6%的焦磷酸钠溶液(分散剂)使粘土悬浮，静置收集悬浮液，弃去底泥，离心后弃去上清液，向沉淀物中加入适量稀盐酸去除碳酸盐；加入适量30%的双氧水以去除样品中的有机质；将经过上述处理的土壤悬浮液在水浴锅中加热至60～90 ℃，加入适量的连二亚硫酸钠(保险粉)搅拌至粘土从褐色变为灰白色即可；再将上步悬浮液静置一段时间待其分层后，弃去上清液，将底层沉淀部分反复加水离心以除去残留的钙镁离子及多余的HCl；最后，将离心后的沉淀部分于60 ℃下真空干燥6～8 h，研磨即可得到粘土矿物样品. 1.4 黄土中粘土矿物对氯吡硫磷的吸附 1.4.1 吸附平衡实验
以石油醚为溶剂，在20 mL浓度为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 mg/L的氯吡硫磷溶液中分别加入0.030 g粘土矿物，其中以浓度为0作为
空白参比液；在温度为15 ℃、25 ℃和35 ℃，转速为150 r/min条件下，恒温振荡24 h.吸附饱和后，通过0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤后，在波长292.5 nm处用紫外-可见分光光度计测定吸光度，计算粘土矿物对氯吡硫磷的饱和吸附量.粘土矿物吸附量的计算式采用(1)，以qe-ce做图，绘制吸附等温线. (1)
式中：M为所用吸附剂的质量(g)；V为溶液体积(L)；c0与ce分别为溶液的初始浓度与吸附平衡浓度(mg/L)；qe为平衡吸附量(mg/L). 1.4.2 吸附动力学
在25 ℃条件下，以石油醚为溶剂，分别配制浓度为0、30、50和70 mg/L氯吡硫磷溶液200 mL.在磁力搅拌器搅拌状态下，分别快速向溶液中加入0.10 g粘土矿物，以浓度为0作为空白对照组；在恒温培养箱中搅拌3 h，每隔一定时间取样4 mL，通过0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤后，在波长292.5 nm处用紫外-可见分光光度计测定吸光度，并计算粘土矿物对氯吡硫磷的即时吸附量.
2 结果与讨论
2.1 吸附等温线
吸附等温线主要用来描述吸附剂与吸附质之间的相互作用关系，在吸附剂的优化和使用过程中具有重要作用[5].图1为粘土矿物对氯吡硫磷的吸附等温线.由图1可知，反应温度相同时，粘土矿物对氯吡硫磷的吸附量随着溶液平衡浓度的升高不断增大并逐渐达到吸附饱和.在15，25和35 ℃时，粘土矿物对氯吡硫磷的最大吸附容量分别为6.91 mg/g，9.38 mg/g和12.78 mg/g.另外，初始浓度相同时，粘土矿物对氯吡硫磷的吸附量随着温度的升高逐渐增大，由此可知，温度升高有利于吸附反应的进行，说明粘土矿物对氯吡硫磷的吸附为吸
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