Адсорбция меди в почве

Адсорбция меди в почве


1. Теоретическая часть

Почва – связывающее звено меж атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами. Она играет важную роль в процессах обмена субстанциями и энергией меж компонентами биосферы. Почва – сфера обитания и нужный элемент существования значимой части флоры и фауны планетки. Тем огромную тревогу вызывает повсевременно растущие масштабы антропогенного загрязнения земли.

К одним из более небезопасных хим веществ, загрязняющих почву, относятся тяжёлые металлы: медь, свинец, марганец, никель, кадмий, ртуть и др. Они попадают на почвенный покров приемущественно аэротехногенным оковём с газовыми выбросами разных компаний.

Тяжёлые металлы (с мольной массой более 40) входят в группу ограниченных веществ, которые не распадаются в природных критериях либо распадаются очень медлительно. Следствием этого является скопление тяжёлых металлов в почве и в растениях. По мере продвижения по пищевой цепи концентрация тяжёлых металлов растет на несколько порядков. Потому нужно исследование процессов аккумуляции и передвижения тяжёлых металлов в почвенном покрове.

Медь – один из важных микроэлементов, физическая активность меди связана приемущественно с включением её в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. В растениях медь участвует в синтезе белков, жиров и витаминов. Но при завышенном содержании медь оказывает токсическое воздействие как на растения, так и на все следующие составляющие пищевой цепи, включая человека, и может быть предпосылкой разных приобретенных болезней. ПДК меди в почве 100 мг/кг.

Главные источники поступления соединений меди в почву – газовые выбросы термических электрических станций, металлургических и машиностроительных компаний. Не считая того, в сельском хозяйстве употребляют содержащие медь микроудобрения и пестициды.

Трансформация соединений тяжёлых металлов в почвенном слое содержит в себе последующие процессы: растворение, адсорбция катионов металлов, окислительно-восстановительные реакции, взаимодействие с биотой земли, аккумуляция в растениях. Главным процессом, контролирующим содержание водорастворимых форм тяжёлых металлов в почвах, подверженных техногенному загрязнению, является адсорбционно-десорбционное равновесие.

На скорость процесса адсорбции, ёмкость поглощения и эффективность удерживания в почве оказывают влияние разные причины: заряд и радиус катиона металла, его способность к комплексообразованию, строение и пористость сорбента – земли. Глинистые составляющие земли представлены приемущественно минералами группы монтмориллионита. Это слоистые водные алюмосиликаты, владеющие сильной способностью к набуханию. Характеризуются большенными колебаниями состава, включая различное содержание катионов Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+ и Fe3+. Считается, что адсорбция тяжёлых металлов почвенными минералами сопровождается либо связана с гидролизом металл-катионов:

М2+ + Н2О D МОН+ + Н+

Величина рК этого процесса охарактеризовывает адсорбционное поведение металла: с уменьшением значения рК адсорбционная способность металла по отношению к минералу возрастает. При равных величинах рК тот же эффект наблюдается при увеличении радиуса иона:



элемент Cd < Ni < Co < Zn << Cu < Pb < Hg
рК 10,1 9,9 9,7 9,7 7,7 7,7 3,4

Приведённый ряд позволяет ждать довольно высочайшей адсорбционной ёмкости глинистых минералов по отношению к катиону меди.

Органическая компонента земли представлена гумусовыми субстанциями. Это непростая смесь огромного числа полифункциональных органических соединений, которые поочередной экстракцией аква веществом щёлочи и подкислением делят на более узенькие фракции: нерастворимые гумины, гуминовые кислоты, фульвокислоты. Хим вещества этих фракций различаются приемущественно по молекулярной массе. Все фракции содержат углерод, водород, кислород, также 2 – 5% азота и около 1% серы.

Средняя молекулярная масса фульвокислот меняется от 300 до 3000, а у гуминовых кислот молекулярная масса может превосходить 100000.

В гумусовых субстанциях находится как алифатический, так и ароматичный углерод.

Кислород в составе гумусовых веществ заходит в разные многофункциональные группы: -ОН (спиртовой и фенольный), –СООН, -С=О, -ОСН3, -СООR. Общее содержание кислорода меняется от 45% в фульвокислотах до 33% в гуминовых кислотах. Азот заходит в состав аминогрупп и гетероциклов.

Как понятно, медь обладает высочайшей комплексообразующей способностью по отношению к кислород-, азот- и серусодержащим органическим лигандам. Адсорбция металлов в почве противодействует их передвижения вглубь по вертикали, но содействует появлению локальных больших концентраций с следующим поглощением растениями.

2. Экспериментальная часть

Оборудование и реактивы:

1. Раствор CuSO4 0,1н. В мерной пробирке ёмкостью 1л. растворяют в воде 12,48 г CuSO4-5Н2О и доводят объём раствора до метки.

2. 0,05н. раствор трилона Б.

3. Ацетатный буфер.

4. Индикатор ПАН, 0,1% спиртовой раствор.

Ход работы:

1. В три конические пробирки на 25 мл помещают 20 г воздушно-сухой земли: песочной (пробирка №1), глинистой (пробирка №2) и торфа (пробирка №3). В каждую пробирку наливают по 50 мл раствора CuSO4, перемешивают 1 – 3мин. и оставляют на 30 мин.

2. Пока устанавливается адсорбционное равновесие меж почвой и веществом определяют расход раствора трилона Б на титрование начального раствора CuSO4 – V0, мл. С этой целью в коническую пробирку заносят 5 мл начального раствора CuSO4, добавляют 2-3 капли индикатора ПАН и титруют 0,05 н. веществом трилона Б до перехода сиренево-розовой расцветки в зелёную. Определение повторяют два раза и V0 находят как среднее значение 2-ух титрований:

, мл.

3. Готовят три сухие конические пробирки. В каждую помещают воронку со складчатым фильтром и отфильтровывают эталоны земли.

4. В коническую пробирку отбирают пипеткой 5 мл фильтрата, добавляют 3 – 4 капли ацетатного буфера и 2-3 капли раствора индикатора ПАН. Титруют веществом трилона Б до перехода сиренево-розовой расцветки в зелёную. При всем этом определяют объём трилона Б, затраченный на титрование фильтрата после адсорбции V1. Такое титрование создают для каждого из трёх фильтратов. Результаты титрований вносят в табл.:

Таблица

Результаты измерений

Вид земли Масса земли а, г. Объём пробы Vпр, мл. Расход трилона Б, мл Адсорбция меди G, мг/г.
V0, мл. V1, мл.
Песок
Глина
Торф

Примечание: Vпр – объём пробы, взятой для титрования;

V0 – употребляют среднее значение 2-ух титрований.

5. Последовательность расчёта количества адсорбированной меди.

Расчёт основан на законе эквивалентности, т.е. при титровании в точке эквивалентности количество прореагировавших моль-эквивалентов меди и трилона Б равны.


Загрузка...

Находят количество моль-эквивалентов меди в 5 мл начального раствора nCu:

где Nтр – нормальность раствора трилона Б, моль-экв/л. Эквивалент меди равен г.

Первоначальное содержание меди во всём растворе, добавленном к почве, m1, мг определяют из соотношения:

мг Cu

где Vр-ра – объём раствора CuSO4, добавленный к почве, мл

соответственно, количество эквивалентов меди в пробе фильтрата после адсорбции составляет:

Содержание меди во всём растворе после установления адсорбционного равновесия m2, мг находят аналогично:

мг. Cu

Количество адсорбированной меди G в мг на 1 г земли рассчитывают по формуле:

Приобретенные значения G для различных видов земли вносят в таблицу и делают вывод о воздействии нрава почвенного слоя на его способность задерживать и копить катион Сu2+.

(Практикум, 1987)

Контрольные вопросы:

1. Какова положительная и отрицательная роль меди в растениях?

2. Какие вам известны источники поступления меди в почву?

3. Что является главным процессом, контролирующим содержание водорастворимых форм тяжёлых металлов в почвах?

Приложение 2.





Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Адсорбция меди в почве:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Адсорбция меди в почве