腐植酸對金屬離子的吸附特性

畜牧人小李

腐植質是已死的生物體在自然界微生物作用下，形成成分復雜、較穩定的一類有機化合物。其形成時間長達幾千年，沉積厚度可達幾十米，可分為多個沉積層。如某地沼澤泥煤形成時間約8000多年，沉積厚度達45m，有9個不同的沉積層。它的總量大得驚人，數以萬億噸計。江河湖海，土壤煤礦，大部分地表上都有它的蹤跡。根據腐植質形成的地質成分可分為土壤、煤炭腐植質等。

腐植質中主要物質為腐植酸、富里酸、棕腐酸。腐植酸為黑色長鏈大分子化合物，分子量為5000-100000D，氧原子占33-36%，氮占4%，不溶于水和酸，溶于堿。富里酸為黃色短鏈小分子化合物，分子量大小為2000D，溶于任何水、酸、堿溶液，氧原子占45-48%，氮含量低于4%。棕腐酸溶于乙醇，為黑色半固態物質。

腐植酸大分子的基本結構是芳環和脂環，環上連有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團。羥基可沉積蛋白質，收斂止血；羰基去腐生肌，促進組織修復；醌基抑制病毒DNA合成、抗菌消炎；羧基、苯酚基可作為陽離子交換體，吸附金屬離子。目前已證明，腐植酸具有治療胃腸疾病、促進動植物生長、抗炎、提高免疫力等功效。在醫藥方面，腐植酸顆粒為一種治療胃腸疾病的處方藥。在種植業，可溶性的腐植酸鈉是一種高效葉面肥。在養殖業，作為飼料添加劑廣濟應用于畜牧、水產養殖業。在環境保護污水處理業，不溶性腐植酸吸附有害金屬離子，起凈化作用。

本文重點介紹腐植酸對不同金屬離子的吸附特性。收集14篇不同領域關于腐植酸吸附金屬離子的研究。

總結如下：

1、腐植酸通過分子上羧基和苯酚基與金屬離子結合，形成螯合物物或絡合物。腐植酸對金屬離子的吸附強度與分子上羧基和苯酚基總數與正相關。

2、溶液pH<2時，腐植酸分子上的羧基和苯酚基吸附溶液中H&#8314;。各分子間通過化學鍵相互連接，形成大分子團，發生凝聚。凝聚后的腐植酸分子，不再吸附金屬離子。

3、液pH過大時（如7-11），腐植酸吸附的金屬陽離子易與溶液中OH-形成強堿，競爭性阻斷了腐植酸對金屬離子的吸附。

4、中性、弱酸性環境下，腐植酸對大部分金屬陽離子的吸附率最大。

5、腐植酸對金屬陽離子的吸附率受pH、離子濃度、腐植酸濃度、溫度、腐植酸化學組成等影響。

6、不同金屬陽離子與腐植酸的結合位點不同。有試驗研究了富里酸對14種陽離子親和特性發現：AL3+、H+、Pb2+、Hg2+、Cr3+的主要吸附位點為苯酚基， Ca2+、Mg2+、Cd2+、Fe2+、Mn2+的主要吸附位點為羧基， Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+在苯酚基、羧基位點均有吸附。

7、腐植酸對不同金屬離子的親和力不同。Irving-Williams 熱力學順序為Mn2+<Fe2+<Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+。國內研究發現由于腐植酸分子差異，其對金屬離子競爭性吸附順序并不完全相同。如某研究發現：2.5<pH<3.5時，金屬離子在腐植酸分子上競爭吸附順序為Cu2+>Pb2+>Cd2+>Zn2+；pH>5.0時，則為Cd2+>Cu2+>Zn2+>Pb2+。

作者：戶啟蔚
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