天然腐殖酸是对水质和土壤质量影响最大的一类高分子有机物质,其分子量在300-30000之间,甚至更大。腐殖酸中脂肪结构占37%,芳香结构占21%,腐殖酸中还包有羟基、羧基等多种活性基团,这些活性基团的存在决定着腐殖酸的亲水性、离子交换性、络合能力和吸附能力等。在自然环境(包括土壤和水体)中,腐殖酸可以单独存在,但大部分是与各种矿物(特别是粘土矿物)紧密结合在一起。尽管在通常的pH条件下,腐殖酸与粘土矿物都带负电荷,但它们之间仍可通过配位交换作用、阳离子键桥、疏水性作用等机制结合成有机-无机复合体。粘土矿物吸附腐殖酸后,其表面的物理化学性质将发生显著的变化,形成稳定的粘土矿物-腐殖酸复合体,这种粘土矿物-腐殖酸复合体对重金属的吸附作用既有别于粘土矿物,更有别于腐殖酸。为了进一步了解吸附在粘土矿物上的腐殖酸对粘土矿物吸附重金属的影响,我们对粘土矿物-腐殖酸-重金属三相间的吸附情况进行了详细研究。本文选用最常见的两种粘土矿物—高岭石(1：1型)和蒙脱石(2：1型)为吸附剂,以胡敏酸为强化介质,通过两相实验(粘土矿物-胡敏酸、粘土矿物-重金属)和三相实验(粘土矿物-胡敏酸复合体为吸附剂,以Cd2+和Pb2+吸附对象),系统研究了粘土矿物、胡敏酸以及Cd2+和Pb2+之间的吸附作用及其影响因素(pH值、离子强度),获得了以下5个方面的结论。这些研究结论将有助于探明环境中粘土矿物-胡敏酸复合体对重金属离子的吸附行为及多组分重金属离子间选择性吸附特征,并为客观评价重金属离子进入环境后的迁移转化提供理论依据。(1)无论胡敏酸浓度高低和离子强度大小,在pH5.0条件下,胡敏酸在高岭石上的吸附量均大于在蒙脱石上的吸附量。实验表明,在pH>2.43时,高岭石表面与胡敏酸表面之间的静电斥力逐渐增强,高岭石吸附胡敏酸的主要机制以配位体交换、氢键和疏水性作用为主。蒙脱石对胡敏酸的主要吸附机理是阳离子键桥、疏水性作用和氢键作用。在钙基蒙脱石实验体系中,钙离子桥可能发挥重要的作用。(2)蒙脱石对Cd2+的吸附作用不仅发生在表面,而且可以与层间的阳离子发生交换作用。高岭石的可交换性阳离子数量较少,Cd2+难以与高岭石晶层间的阳离子发生交换吸附,即主要以表面吸附为主。故蒙脱石吸附Cd2+的效果较好。(3)由于高岭石表面吸附胡敏酸的量较大,所以Cd2+在高岭石-胡敏酸复合体上吸附量的增加幅度较大。蒙脱石本身具有很强的吸附能力,胡敏酸的强化作用被掩盖。高岭石-胡敏酸复合体对Cd2+的吸附主要是以配位作用为主,而蒙脱石-胡敏酸复合体对Cd2+主要以离子交换吸附为主。(4)选择性吸附实验结果表明,在Cd2+和Pb2+初始浓度较低时,纯高岭石及高岭石-胡敏酸复合体对Pb2+的选择性较好。随着Cd2+和Pb2+初始浓度逐渐增大,对Cd2+的吸附逐渐显示出优势。在Cd2+和Pb2+初始浓度较高时,纯高岭石及高岭石-胡敏酸复合体对Cd2+的选择性较好。纯蒙脱石及蒙脱石-胡敏酸复合体在整个浓度范围内对Pb2+的吸附均较Cd2+有优势。(5)单一体系和共存体系下的实验结果表明,Cd2+的存在抑制了纯高岭石及高岭石-胡敏酸复合体对Pb2+的吸附,而Pb2+的存在反而促进了Cd2+的吸附。可能是Cd2+和Pb2+离子在水解作用方面的差异导致这两种离子吸附特征的差异；对于纯蒙脱石及蒙脱石-胡敏酸复合体而言,Cd2+的存在使Pb2+在蒙脱石-胡敏酸复合体上的吸附量有一定程度的减小,而Pb2+的存在对Cd2+的吸附也出现了类似高岭石和高岭石-胡敏酸复合体的“促进”现象。