生成動力學(xué)對含砷水鐵礦礦物學(xué)特征和微生物還原活性的制約.pdf

1、由于具有高比表面積和良好的陰、陽離子固持性能，水鐵礦(Fe5HO8·4H2O)作為一種高效環(huán)境材料受到廣泛關(guān)注，其中一個重要應(yīng)用方向就是運(yùn)用水鐵礦處理含As水體，但是水鐵礦的低穩(wěn)定性在一定程度上限制了其應(yīng)用。本文擬通過改變水鐵礦的合成速率和As含量各異的水鐵礦，來制得不同As含量和結(jié)晶程度的水鐵礦，藉此探討了水鐵礦生成動力學(xué)對其礦物學(xué)特征和對As固定能力的影響;同時，開展含砷水鐵礦在自然條件下的老化實(shí)驗(yàn)和在厭氧微生物異化鐵還原細(xì)菌(DI

2、RB)作用下的還原分解實(shí)驗(yàn)，探討水鐵礦的生成條件（動力學(xué)和As添加量）對其轉(zhuǎn)化和分解的影響。研究對深化水鐵礦礦物學(xué)理論及優(yōu)化水鐵礦的環(huán)境工程應(yīng)用條件等方面有比較重要的意義。
　　水鐵礦合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低的OH-添加速率會導(dǎo)致Fe(OH)x(3-x)+基團(tuán)聚合、脫水并生成與Fe連接的橋氧鍵，橋氧鍵的存在使得具有一定結(jié)晶度的6L-Fh、針鐵礦和赤鐵礦可以直接從溶液中沉淀。H2AsO4-會替代OH-的功能，但由于二者理化性質(zhì)方面的差異

3、，As參與下形成的水鐵礦結(jié)晶度降低。中性條件下水鐵礦的老化為固相轉(zhuǎn)化，結(jié)晶度越好的初始產(chǎn)物轉(zhuǎn)化越徹底。生成速率越慢、As添加量越少的水鐵礦中的結(jié)晶程度越好，表現(xiàn)在6L-Fh越多。
　　自然老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，中性條件下水鐵礦通過固相轉(zhuǎn)變向其它礦物轉(zhuǎn)化，生成速率越慢、As添加量越少、結(jié)晶度越好的水鐵礦轉(zhuǎn)化越快。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要為針鐵礦和赤鐵礦，粒徑隨著As添加量的減少和合成時間的延長而從5nm～20nm變化。含As水鐵礦轉(zhuǎn)化過程中會導(dǎo)致少

4、量As釋放，As的釋放量受合成過程中As添加量影響較小，受生成速率影響較大，生成速率越慢，As釋放量越小。
　　微生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DIRB的能夠有效溶解水鐵礦，當(dāng)水鐵礦表面的吸附節(jié)點(diǎn)不足以固持As時，As就會釋放進(jìn)入溶液中;生成速率對水鐵礦的結(jié)晶程度影響很大，生成速率越慢，水鐵礦結(jié)晶度越高，分解速率越慢，As釋放量越少;As添加量越高，水鐵礦結(jié)晶度越差，分解速率越快，As釋放量也越多。
　　該研究表明，環(huán)境工程中應(yīng)用水鐵礦