电场对高岭石表面重金属离子吸附特征的影响

摘要：

电动力学修复技术可有效去除煤矿区污染土壤中的重金属离子.为阐明电场对高岭石表面重金属离子吸附特征的影响规律,以矿区土壤中Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)3种常见重金属元素为研究对象,初步构建三维可视化模型,优化得到稳定的高岭石-溶液-高岭石模拟体系,运用分子动力学模拟方法,探究电场作用下重金属离子在高岭石(001)晶面的吸附方式、原子密度分布、扩散系数及径向分布函数的演化规律.结果表明:电场方向为+Z时,电场促进重金属离子和硅氧烷表面之间的络合作用,重金属离子第1水化壳的配位数随着电场强度增大而减少,外层配合物吸附百分比随着电场强度增大而增大.电场方向为-Z时,外层配合物吸附百分比随着电场强度增大而降低,高岭石表面与重金属离子相互作用减弱,更多的重金属离子游离在溶液中与氯离子配对;电场极化作用下重金属离子第1和2水化壳之间没有明显分界,水化壳之间存在水分子交换;电场作用下重金属离子在高岭石(001)面上的均方位移曲线MSD表现出各向异性,X、Y方向扩散系数大于Z方向,总扩散系数随着电场强度的增大而增大,扩散系数受电场正负方向的影响不明显;Pb(Ⅱ)离子和Cd(Ⅱ)离子在高岭石表面上仅存在外层配合物,Cu(Ⅱ)离子存在内、外层配合物共存的吸附方式;高岭石对3种重金属离子吸附优先顺序为Pb(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ).

关键词：电场、重金属、高岭石、吸附、分子动力学

所属期刊栏目：48

分类号：X53;TD88(土壤污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-11-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：3874-3884