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重金属污染问题日益凸显,尤其在有色金属工业相对密集且有长期发展史的我国南方地区,多种有害重金属污染物通过渗滤液下渗、粉尘扩散或随地表径流等进入土壤与地下水环境中,造成较大的污染风险,因此有必要开展重金属离子在土壤上的吸附及竞争吸附研究,为污染防控及修复治理等提供重要的理论依据与技术支持。本文研究了不同体系中重金属Zn2+与Cd2+在我国南方玄武岩坡洪积粘土上的竞争吸附特性,并探究了初始pH与离子强度等环境因素对吸附的影响机理,同时通过响应面法分析了各因素两两交互作用时对竞争吸附的影响程度,主要结果如下:(1)在单一体系中,玄武岩坡洪积粘土对Zn2+与Cd2+的吸附平衡时间均为1.5d,对Zn2+的平衡吸附量高于Cd2+,而对Cd2+的吸附速率略快于Zn2+。不论是单一还是二元体系,等温吸附量随着Zn2+与Cd2+初始浓度升高先迅速增大后趋于饱和;由于共存溶液中Zn2+与Cd2+的竞争作用,使得二元体系下吸附量总体上低于单一体系;借助吸附量变化幅度与竞争吸附分配系数可知,Zn2+在玄武岩坡洪积粘土上的竞争能力强于Cd2+,推测与Zn2+较小的离子半径有关。(2)在环境因素对吸附的影响研究中,当2.0≤pH≤4.0时,吸附量随初始pH升高迅速增大,吸附Zn2+/Cd2+后的溶液pH显著降低,这是源于玄武岩坡洪积粘土中游离铁氧化物及裸露高岭石等所带的各种羟基与Zn2+/Cd2+发生内层络合而释放出H+;当4.0<pH≤7.0时,吸附量升至最大且保持稳定;同时玄武岩坡洪积粘土的酸碱缓冲作用使溶液pH高于PZC,即存在静电吸附。此外,吸附率随离子强度升高而逐渐减小,间接表明存在离子交换等结合力较弱的吸附;而在等温吸附体系中,Zn2+/Cd2+被吸附后置换出Ca2+/Mg2+/Si4+等阳离子,其中Ca2+在离子交换中所起作用最大。因此,在玄武岩坡洪积粘土吸附Zn2+/Cd2+的过程中,内层络合、离子交换及静电作用等吸附类型共存。(3)通过响应面法设计可知,各因素对Zn2+与Cd2+在玄武岩坡洪积粘土上竞争吸附影响程度的大小顺序是:初始浓度>初始pH>竞争金属离子浓度>离子强度,但4种因素对竞争吸附影响的交互效应总体较弱。当浓度一定时,Zn2+竞争能力随初始pH升高先增大后减小,随离子强度的变化幅度较小;当固定pH或离子强度时,Zn2+浓度愈高,则其竞争能力愈强,且随着Zn2+或竞争Cd2+浓度逐渐升高,竞争吸附变化幅度由大变小。