氯化铁对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的研究

孙泽伟，李义连，杨 森，杨建宇，王国伟

(中国地质大学(武汉)环境学院，湖北 武汉 430078)

在城市工业用地转型与升级过程中，众多化工厂、制药厂以及生产加工厂遗留地的土壤污染问题日益凸显，其中重金属污染尤为严重。土壤重金属污染所导致的公共危害事件影响范围广、持续时间长，因而严重影响生态环境质量。铅(Pb)是土壤中常见的重金属污染物，有关资料表明，我国约有1.3×10hm的土地受到Pb等重金属的污染。土壤中的Pb对周围人群有暴露风险，并且会在动植物体内富集，为食品安全埋下隐患。

重金属铅污染土壤的修复通常采用固化/稳定化和淋洗技术。与固化/稳定化修复技术不同的是，淋洗修复技术可将污染物从土壤中去除，显著提高土地利用效率，因此是污染土壤修复研究的热点。但我国南方的第四纪地层中高黏性土壤广泛分布，这些黏性质地的土壤对污染物的吸附能力强，使得淋洗修复技术的修复效率受到了一定影响。如有试验研究指出，当粉砂和黏土含量超过20%～30%时，黏性污染土壤淋洗效率大大低于普通土壤，这些研究表明，淋洗剂对高黏性土壤中重金属的淋洗效果会受限于黏性土壤中大量存在的细粒径组分，特别是黏土矿物。此外，淋洗剂多选用表面活性剂、有机酸或者螯合剂等大分子物质，其不易降解，且容易造成二次污染。因此，寻求针对高黏性土壤重金属有高效去除效果且环境友好的淋洗剂尤为重要。

近年来，有学者采用无机盐类淋洗剂如氯化铁等开展了高黏性土壤的淋洗技术研究，主要利用氯化铁具有较低的pKa，其配体能促进土壤中重金属离子的提取，且对于重金属污染土壤处理无危害等优点。如李婷等使用三氯化铁淋洗剂处理Pb污染土壤，结果发现其淋洗效率可以达到90%；杨洁等比较了三氯化铁、草酸和十二烷基磺酸钠3种淋洗剂处理高黏性土壤的淋洗效果，结果发现3种淋洗剂在多次淋洗后的淋洗效率大小依次为氯化铁(77.0%)>草酸(40.3%)>十二烷基磺酸钠(32.1%)。值得注意的是，这些研究是以高黏性土壤作为研究对象，但并未系统地讨论不同黏土矿物的淋洗机理。作为黏性土壤中的重要组成部分，黏土矿物在土壤中发挥着固定重金属的作用。当前，国内外学者进行了诸多黏土矿物对土壤中重金属的吸附-解吸行为研究，但研究多为重金属的快速解吸附。而实际污染场地中，土壤重金属污染一般会经历数十年的自然老化过程，这显然与实验室的重金属快速吸附过程是不同的。

鉴于此，本研究选取能代表黏性土壤细粒径组分的4种典型黏土矿物——蒙脱石、伊利石、绿泥石和蛭石，通过180 d的污染老化来尽可能地还原实际场地条件下重金属与黏土矿物的相互作用过程，并结合振荡淋洗试验，研究了氯化铁对老化污染后黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸效果，探讨了淋洗剂浓度、淋洗时间等因素对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸效果和赋存形态变化的影响，以期为高黏性重金属污染土壤的淋洗处理提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用材料包括蒙脱石、绿泥石、伊利石、蛭石、硝酸铅、氢氟酸、六水合氯化铁、氯化镁、乙酸钠、双氧水、乙酸铵、氢氧化钠、盐酸、硫酸和高氯酸等。所用试剂均为国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯化学试剂，试验溶液均采用超纯水配制。

1.2 试验仪器

试验所用仪器包括原子吸收分光光度仪(WFX-200)、电子天平(BS124S)、离心机(TDL-5-A)、恒温鼓风干燥箱(DHG-9240A)、电动搅拌器(JJ-1)、光照恒温振荡器(ZH-DA)和超声波清洗机(SB25-12D)等。

1.3 试验方法

1.3.1 铅污染黏土矿物的制备

先将4种黏土矿物(伊利石、绿泥石、蒙脱石和蛭石)研磨过200目筛后，置于烘箱中60℃烘干至恒重；然后分别称取4种黏土矿物各300 g，置于1 L烧杯中，加入900 mL浓度为500 mg/L的硝酸铅溶液，在通风橱中恒温搅拌反应(40℃，1 000 r/min)30 d，随后置于阴凉处180 d进行自然老化；最后倒掉上清液再用超纯水清洗3遍，40℃烘干后过100目筛保存。采用硝酸∶高氯酸∶氢氟酸(5∶5∶1)三酸消解法提取污染黏土矿物中的Pb，消解液过0.22 μm微孔滤膜后，用原子吸收分光光度计测定溶液中Pb(Ⅱ)的浓度。

1.3.2 氯化铁浓度对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

分别称取1.0 g(±0.000 5 g)老化后的黏土矿物置于一系列50 mL塑料离心管中,加入20 mL浓度分别为1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L的氯化铁溶液，置于25℃恒温振荡器中反应12 h(220 r/min)；反应完成后，将样品离心3 min(4 000 r/min)后吸取上清液，过0.22 μm微孔滤膜并稀释后，用原子吸收分光光度计测定反应后上清液中Pb(Ⅱ)的浓度。

1.3.3 液固比对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

准确称取老化后的黏土矿物1.0 g、0.6 g 或 0.3 g (±0.000 5 g)置于50 mL塑料离心管中，根据预试验结果，选取浓度配比为10 mL/g、20 mL/g、50 mL/g、100 mL/g、20 mL/g、300 mL/g，反应温度为25℃，故将液体投加量分别控制为10 mL(1.0 g)、20 mL(1.0 g)、30 mL(0.6 g)、30 mL(0.3 g)、40 mL(0.2 g)、30 mL(0.1 g)，置于25℃恒温振荡器中反应12 h(220 r/min)；反应完成后，将样品离心和过滤(方法同前)后，用原子吸收分光光度计测定上清液中Pb(Ⅱ)的浓度。

1.3.4 淋洗时间对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

称取1.0 g (±0.000 5 g) 老化后的黏土矿物置于50 mL塑料离心管中,加入20 mL浓度为0.02 mol/L的氯化铁溶液，置于25℃恒温振荡器中,以转速为220 r/min分别振荡5 min、10 min、20 min、40 min、60 min、2 h、4 h、6 h、8 h、12 h、24 h，取样后立即将样品进行稀释；反应完成后，将样品离心和过滤(方法同前)，用原子吸收分光光度计测定上清液中Pb(Ⅱ)的浓度。

1.3.5 氯化铁解吸前后老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态变化

在上述试验所确定的最佳解吸条件下，采用氯化铁溶液淋洗铅污染黏土矿物土样，探讨氯化铁解吸前后老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态变化。但由于研究采用的纯黏土矿物，常规形态提取方法并不适用。这是因为黏土矿物在老化过程中，重金属阳离子开始从黏土矿物外部位置向内部位置移动。针对该问题，Zhu等用三步提取法提取和分析了老化水铁矿中铬的吸附形态，这种方法的好处是通过不同提取剂特性可以区分阳离子的不同吸附形态。因此，本文也采用三步连续提取法提取氯化铁淋洗前后污染黏土矿物土样中各种赋存形态的重金属Pb(Ⅱ)，具体提取方法见表1。

表1 三步连续提取法的具体步骤Table 1 Specific steps of three-step continuous extraction method

1.4 检测与数据分析方法

1.4.1 4种老化黏土矿物理化性质的检测

老化黏土矿物理化性质检测方法如下：①称取10 g老化黏土矿物样品，添加25 mL纯水(不含CO)，充分搅拌1 min，并静置30 min，用pH计测试上清液的pH值；②采用三氯化六氨合钴交换法浸提，在分光光度计上测定老化黏土矿物样品的吸光度并分析阳离子交换量；③使用全自动快速比表面积与孔隙度分析仪，采用国际通用的标准方法BET-N测定老化黏土矿物样品的比表面积；④采用X射线粉晶衍射仪测定老化黏土矿物样品的矿物组成。

1.4.2 数据拟合和形态模拟

动力学试验数据的拟合选用准一级动力学方程、准二级动力学方程、双常数方程、Elovich模型方程，其拟合公式分别如下：

q

=

q

(1-e)

(1)

(2)

q

=e(+ln)

(3)

q

=

C

+

D

ln

t

(4)

式中：

t

为吸附时间(h)；

q

、

q

分别为

t

时刻和吸附平衡时的吸附量(mg/kg)；

k

为准一级吸附速率常数(min);

k

为准二级吸附速率常数[kg/(mg·min)]；

C

为Elovich模型方程吸附总量(mg/kg)。

试验使用Visual MINTEQ软件模拟计算在无其他共存离子的环境中，不同pH值条件下，当铁(Fe)离子浓度和Pb离子浓度均为0.005 mol/L时，溶液中Fe和Pb离子的赋存形态。pH值范围设定为1～7，模拟步长设置为0.1。

1.5 数据处理

土样中Pb(Ⅱ)的解吸量和解吸率的计算公式如下:

q

=

C

×

V/m

(5)

Pb(Ⅱ)解吸率(%)=

q

/q

×100%

(6)

式中：

q

为单位质量土样中Pb(Ⅱ)的淋洗量(mg/kg)；

C

为淋洗溶液中Pb(Ⅱ)的浓度(mg/L)；

V

为淋洗溶液的体积(L)；

m

为土样的质量(kg)；

q

为单位质量土样中Pb(Ⅱ)的总含量(mg/kg)。

2 结果与讨论

2.1 4种老化黏土矿物的理化性质测试

2.1.1 阳离子交换量和pH值

4种老化黏土矿物的阳离子交换量和pH值测试结果，见表2。

表2 4种老化黏土矿物的阳离子交换量和pH值测试结果Table 2 Cation exchange capacity and pH test results of the four aged clay minerals

由表2可知:4种老化黏土矿物的阳离子交换容量大小顺序为绿泥石>蒙脱石>蛭石>伊利石，这说明绿泥石对重金属离子的理论吸附量最大；而从pH值来看，4种老化黏土矿物自身均呈弱碱性，其中蒙脱石碱性最高，其表面水解会产生更多的—OH。

2.1.2 比表面积

4种老化黏土矿物的BET参数，见表3。

表3 4种老化黏土矿物的BET参数Table 3 BET parameters of the four aged clay minerals

由表3可知，蒙脱石的比表面积最大，而其余3种老化黏土矿物的比表面积绝对值相差不大。

2.1.3 矿物组成

4种老化黏土矿物的X射线衍射(XRD)图谱，见图1。

图1 4种老化黏土矿物的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of the four aged clay minerals

由图1可知，绿泥石中含有少量蒙脱石和绿泥石混层混合物，蛭石中含有少量蒙脱石和绿泥石混层混合物。根据布拉格公式，计算4种黏土矿物的层间距分别为1.48 nm(蒙脱石)、0.97 nm(伊利石)、1.46 nm(蛭石)、1.36 nm(绿泥石)。

2.2 不同因素对老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

2.2.1 氯化铁浓度对4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率随氯化铁浓度的变化曲线，见图2。

图2 4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率随氯化铁浓度的变化曲线Fig.2 Variation curves of the desorption rate of Pb(Ⅱ) in four aged clay minerals with the concentration of ferric chloride

由图2可见，随着氯化铁浓度的上升，4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率都呈现上升的趋势，且最终趋于稳定，这说明淋洗剂中Fe离子的增加，有利于黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸。这是因为：淋洗剂中的Fe对吸附层的压缩作用强，其占据黏土矿物表面吸附位点的能力比Pb更强。当淋洗剂浓度增加后，一方面原本被黏土矿物吸附的Pb被Fe置换下来；另一方面，Fe大量水解导致溶液pH值下降，溶液中H浓度增加也有利于被黏土矿物吸附的Pb溶出。

值得注意的是，当氯化铁浓度由20 mmol/L增加到50 mmol/L时，绿泥石中Pb(Ⅱ)的解吸率突增，在后续试验也存在类似现象，这与绿泥石自身的性质有关，这一现象的原因将在后文进行讨论。当氯化铁浓度达到50 mmol/L后，继续增加氯化铁浓度对Pb(Ⅱ)的解吸效果提升不明显，这是由于氯化铁浓度的增大会造成Fe(OH)大量生成，对于水中解吸的Pb(Ⅱ)有重捕获作用，使得溶液中的Pb(Ⅱ)再次在黏土矿物表面聚集。此外，当氯化铁浓度增大后，虽然其置换能力增大，但仍无法去除吸附在黏土矿物晶格内部的Pb(Ⅱ)，这是Pb(Ⅱ)解吸率趋于稳定的主要原因。

2.2.2 液固比对4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

当氯化铁的浓度为20 mmol/L时，4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率随液固比的变化曲线，见图3。

图3 4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率随液固比的变化曲线Fig.3 Variation curves of the desorption rate of Pb(Ⅱ) in four aged clay minerals with liquid-solid ratio in desorption test

由图3可见，随着液固比的增大，4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸率有明显的升高，除绿泥石外，其余3种老化黏土矿物在液固比为20 mL/g时，矿物中的一部分Pb(Ⅱ)已被去除，其中伊利石中Pb(Ⅱ)的解吸率最高，达71.4%，且随着液固比的继续增大，Pb(Ⅱ)的解吸率趋于平稳；液固比为50 mL/g时，蒙脱石、伊利石、绿泥石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸率分别为66.9%、79.7%、73.7%和63.5%。

液固比越大，即表示参与反应的淋洗剂的量越多，可以促进解吸反应朝正向进行，使得Pb(Ⅱ)的解吸程度越高。同时，矿物颗粒与淋洗剂之间的接触面积也会随着液固比的增大而增加，使得解吸效果更好。当液固比较小时，由于黏土矿物易吸水膨胀，故所用的淋洗剂仅能润湿土壤，不足以产生悬浮液将Pb(Ⅱ)去除；但当液固比过大时，消耗的淋洗剂也越多，Pb(Ⅱ)解吸率提升幅度减弱。因此，结合工程实际和经济因素，20 mL/g为最佳液固比。而4种老化黏土矿物中，伊利石的比表面积最小，Pb(Ⅱ)最容易被解吸；蒙脱石比的表面积最大，吸附能力较强，低浓度氯化铁溶液对蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸效果较差；绿泥石在液固比小于50 mL/g时，振荡12 h后的Pb的解吸率不到5%，但随液固比的增大，Pb的解吸率也有一定的突增，而后趋于平缓，这一现象的原因也将在后文进行讨论。

2.2.3 淋洗时间对4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的影响

当氯化铁浓度为20 mmol/L、液固比为20 mL/g时，4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸量随淋洗时间的变化曲线，见图4。

图4 4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸量随淋洗时间的变化曲线Fig.4 Variation curves of the desorption amount of Pb(Ⅱ) in four aged clay minerals with leaching time

由图4可见：随着淋洗时间的增加，蒙脱石、伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸量不断升高，其中蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸量随淋洗时间的增加快速上升，在2 h后趋于稳定而伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸过程可以分为三个阶段，快速反应阶段(0～1 h)、慢速反应阶段(1～12 h)和稳定阶段(12～24 h)，稳定后蒙脱石、伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸率分别为49.35%、84.80% 和51.35%；但绿泥石现象相异，随着淋洗时间的增加，绿泥石中Pb(Ⅱ)的解吸量从开始最高的750 mg/kg下降到41 mg/kg。

2.3 老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为拟合

为了定量比较4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为，分别用准一级动力学方程、准二级动力学方程、双常数方程与Elovich模型方程4种典型吸附/解吸模型对氯化铁解吸老化蒙脱石、伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸过程进行了拟合，根据不同时间条件下老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的含量，可以得到老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸的动力学拟合曲线(见图5)，其拟合参数见表4。

图5 老化蒙脱石、伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)解吸的动力学拟合曲线Fig.5 Kinetic equation of Pb(Ⅱ) desorption in aged montmorillonite,illite,and vermiculite

由表4可知：蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸动力学过程可用准二级动力学方程拟合(

R

=0.95)，而其他方程的拟合效果不佳，说明蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸由多因素控制，同时因其吸附速率常数

k

最大，表明蒙脱石中的Pb(Ⅱ)更易快速解吸；对于伊利石和蛭石，拟合效果最好的是Elovich模型方程(

R

>0.97)，方程拟合参数

D

代表解吸速率的快慢，其值越大说明解吸速率越快，蛭石的

D

值大于伊利石，表明蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸速率更快，这与前文黏土矿物的BET参数分析结果相符。

表4 老化蒙脱石、伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)解吸的动力学方程拟合参数Table 4 Pb(Ⅱ) desorption kinetic equation fitting results in aged montmorillonite,illite,and vermiculite

2.4 pH值对绿泥石中Pb(Ⅱ)解吸量和反应体系阳离子的影响

通过分析绿泥石解吸Pb(Ⅱ)的反应体系发现，溶液中pH值从初始的2.33至反应后升高至6.97，这与其余反应体系pH值维持在2～2.6之间完全不同。结合绿泥石中Pb(Ⅱ)解吸规律与其他黏土矿物的差异可知，土壤中Pb(Ⅱ)的解吸也依赖于溶液的pH值。因此，进一步测定了氯化铁浓度为20 mmol/L和10 mmol/L、液固比为50 mL/g条件下，绿泥石中Pb(Ⅱ)解吸量和反应体系pH值随淋洗时间的变化曲线，其结果见图6。

图6 绿泥石中Pb(Ⅱ)解吸量和反应体系pH值随淋洗时间的变化曲线Fig.6 Variation curves of the desorption amount of Pb(Ⅱ) in chlorite and pH of reaction system with leaching time

由图6可见：在两种氯化铁浓度下，绿泥石中Pb(Ⅱ)的解吸量均随着反应的进行而逐渐下降，说明绿泥石中的Pb(Ⅱ)在很短的时间内被解吸，但随着反应的进行，溶液pH值会逐渐增大，使得解吸后的Pb(Ⅱ)又再次附着，产生重吸附现象；当pH值增大至3左右时，Pb(Ⅱ)重吸附现象开始发生，直至pH值增大至5时，溶液中解吸的Pb(Ⅱ)完全被重吸附，Pb(Ⅱ)解吸率基本为0。对于其他3种老化黏土矿物，在其解吸过程中，溶液pH值稳定在2～3之间，没有发生重吸附现象。这也说明绿泥石相比于其他黏土矿物有更好的pH缓冲能力，能够中和解吸体系中的酸使得溶液pH值缓慢增加。

Visual MINTEQ软件被广泛应用于水环境中阳离子赋存形态的模拟。为了进一步探究pH值对反应体系中阳离子的影响，本研究采用Visual MINTEQ软件模拟了溶液中Pb和Fe离子的多种赋存形态随pH值的变化规律，其结果见图7。

图7 不同pH值条件下Pb和Fe离子的赋存形态变化规律模拟Fig.7 Simulation result of Pb and Fe forms under different pH values

由图7可见：对于Pb离子来说，当溶液pH值在1～5.3范围内时，体系中以二价阳离子为主要赋存形态，当pH值大于5.5时，Pb离子的水解产物大量生成[见图7(a)]；对于Fe离子来说，当溶液pH值小于2.5时，溶液中主要以Fe和Fe(OH)水合离子存在，体系中以混合二价与三价阳离子为主要赋存形态[见图7(b)]。这是因为，在反应初始阶段，溶液中的Fe离子能与表面吸附和层间吸附的Pb离子竞争吸附点位，将黏土矿物中的Pb离子快速解吸出来；但是随着反应的进行，体系pH值上升，溶液中Fe和Fe(OH)含量大幅度下降，Fe(OH)沉淀大量生成。一方面，由于Fe与H的减少，解吸剂位点竞争能力变弱，已经被解吸的Pb离子被绿泥石重吸附；另一方面，Fe(OH)沉淀与体系中Pb离子发生共沉淀效应，最终造成Pb(Ⅱ)的解吸量迅速下降。当溶液pH值继续上升至5时，Pb离子开始生成水解沉淀，共沉淀效应增强，同时溶液中H的减少也导致矿物表面电荷趋向负电，对阳离子吸附能力增强，最终产生了Pb离子的重吸附现象。当氯化铁浓度或液固比增大到一定程度时，绿泥石的确pH缓冲能力不足以大幅提升解吸体系的pH值，使得Pb离子的再吸附程度减弱，从而导致Pb(Ⅱ)解吸率出现大幅度提升。

氯化铁对黏土矿物(RH)中重金属Pb(Ⅱ)的解吸反应可归纳如下：

RPb+H=RH+Pb

(7)

(8)

可见，当Fe离子或者其水解产物价态越高，反应愈发朝正方向进行，使得解吸的Pb(Ⅱ)增多。

2.5 氯化铁解吸前后4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态变化

基于三步连续提取法，对淋洗剂为20 mmol/L氯化铁、绿泥石浓度为50 mmol/L、液固比为20 mL/g的试验组解吸前后老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)赋存形态进行提取，其结果见图8所示。

图8 氯化铁解吸前后4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态变化Fig.8 Occurrence of Pb(Ⅱ) in four aged clay minerals before and after ferric chloride leaching

由图8可知，氯化铁解吸前后经老化后的4种黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态主要以层间吸附态为主，蒙脱石、伊利石、绿泥石和蛭石中层间吸附态Pb(Ⅱ)含量的占比分别为73.8%、93.6%、89.7%和88.7%，表面吸附态Pb(Ⅱ)含量的占比较少，晶格残渣态Pb(Ⅱ)在蒙脱石中相对含量的占比较高，达到了23.5%，其他3种老化黏土矿物中晶格残渣态Pb(Ⅱ)含量的占比分别为6.64%、8.35%和9.10%。

由于Pb(Ⅱ)主要以层间吸附态的形式存在，晶格残渣态的Pb(Ⅱ)含量较少，当继续提高氯化铁浓度和液固比时，Pb(Ⅱ)的解吸率会进一步提高，说明氯化铁能够有效地解吸4种老化黏土矿物中的Pb(Ⅱ)，其中对蒙脱石、伊利石、绿泥石和蛭石中层间吸附态Pb(Ⅱ)的去除率可达到60.1%、91.2%、87.1%、56.48%。这是由于氯化铁产生的Fe离子能够与黏土矿物表面以及层间的Pb离子进行交换，同时氯化铁水解生成的H会促进这一交换，增强对Pb(Ⅱ)的解吸效果，这与Yoo等利用铁盐对铅矿物中Pb(Ⅱ)的溶出结果相似。但是氯化铁对晶格残渣态Pb(Ⅱ)的解吸效果较差，而在实际工程中，长期污染场地的晶格残渣态重金属较多，但其生物毒性偏低，因此可以考虑与其他方法联用进行去除。

3 结 论

(1) 通过氯化铁对4种老化黏土矿物中Pb的振荡淋洗试验，结果发现淋洗时间、氯化铁浓度和液固比是影响老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)解吸效果的重要因素。当氯化铁浓度为20 mmol/L固液比为50 mL/g时能够达到较好的Pb(Ⅱ)解吸效果。其中氯化铁对老化伊利石、绿泥石、蒙脱石、蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸率分别为79.7%、73.7%、66.9%、63.5%。

(2) 通过对3种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的解吸行为进行动力学拟合，结果显示蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸过程符合准二级动力学方程，说明蒙脱石中Pb(Ⅱ)的解吸过程由多因素控制，Pb(Ⅱ)更易快速解吸，而伊利石和蛭石中Pb(Ⅱ)的解吸过程符合Elovich模型方程，表明Pb(Ⅱ)的解吸过程主要是非均相扩散过程。

(3) 氯化铁解吸前后4种老化黏土矿物中Pb(Ⅱ)的赋存形态变化分析结果显示，经过长期老化后的黏土矿物中，Pb(Ⅱ)主要以层间吸附态(F)为主，氯化铁能基本解吸表面吸附态Pb(Ⅱ)，对蒙脱石、伊利石、绿泥石和蛭石中层间吸附态Pb(Ⅱ)的解吸率可分别达到60.1%、91.2%、87.1%、56.48%，而对晶格残渣态Pb(Ⅱ)的解吸效果较差。