蛇纹石-酸界面反应产物对Cr3+/Mn2+/Ni2+的差异性吸附机制及其环境净化效应研究

针对酸性环境中多金属离子共存的污染难题，中国研究人员通过对比纤蛇纹石（Ctl）和利蛇纹石（Lz）在1 mol/L H2SO4处理后的结构演变与吸附特性，发现Lz结构更易被破坏且反应产物对Cr3+具有优先竞争吸附性。研究揭示吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir模型，为地表生态系统自净作用提供理论支撑。

　　

随着全球矿产资源开发与工业活动加剧，酸性废水导致土壤和水体重金属污染日益严重。Cr³⁺、Mn²⁺和Ni²⁺等离子在酸性环境中协同迁移，对生态系统构成多重威胁。蛇纹石作为地表广泛分布的层状硅酸盐矿物，其与酸性介质的界面反应产物对重金属的固定化能力尚未系统研究。为此，中国某研究团队在《Applied Clay Science》发表论文，通过对比纤蛇纹石（Chrysotile, Ctl）和利蛇纹石（Lizardite, Lz）的酸处理产物特性，揭示了其对典型重金属离子的特异性吸附机制。

研究采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、比表面积分析（BET）等技术，结合吸附动力学和热力学模型分析。样品来自青海茫崖矿区纤蛇纹石和辽宁岫岩玉矿利蛇纹石，经1 mol/L H₂SO₄处理24小时获得反应产物。

结构演变特征
XRD显示酸处理导致Lz的(001)晶面间距从7.29 ?扩大至9.85 ?，结构破坏程度显著高于Ctl。FTIR证实二者硅氧四面体片层（T-O-T）振动峰减弱，边缘羟基活性位点增加。BET分析表明反应产物比表面积提升3-5倍，边缘孔隙结构发育增强吸附潜力。

重金属吸附特性
吸附实验显示反应产物对Cr³⁺的饱和吸附量达42.6 mg/g，显著高于Mn²⁺（31.2 mg/g）和Ni²⁺（28.5 mg/g）。伪二级动力学模型拟合R²>0.99，表明化学吸附主导过程。Langmuir模型证实单层吸附机制，Cr³⁺的吸附能（ΔG=-28.5 kJ/mol）显示强自发结合倾向。

环境意义
该研究首次阐明蛇纹石结构差异导致的界面反应产物吸附异质性，为酸性矿区生态修复提供新材料设计思路。发现Cr³⁺优先吸附行为对治理复合污染具有指导价值，成果对理解地球表层元素循环与自净化过程具有重要科学意义。