兩種鐵氧化物礦物對(duì)As(Ⅲ)的吸附—解吸及氧化特性研究.pdf

1、砷是一種自然界普遍存在的類金屬元素,廣泛存在于土壤、水體和生物體內(nèi)。砷具有毒性強(qiáng),危害大、三致性等特點(diǎn),砷的防控和治理是國(guó)際上的重點(diǎn)研究方向,吸附-解吸和氧化-還原對(duì)砷在自然界中的遷移轉(zhuǎn)化具有重要影響,是目前治理土壤或水體中砷污染的主要手段。鐵氧化物礦物具有較高的比表面積、強(qiáng)氧化性等特點(diǎn),從而通過對(duì)砷的吸附-解吸及氧化作用可以有效地固定水溶態(tài)砷,對(duì)含砷土壤或廢水的治理起到重要作用。本文選取針鐵礦和水鐵礦這兩種具有代表性的鐵氧化物礦物,在

2、實(shí)驗(yàn)室條件下研究其對(duì)As(Ⅲ)的吸附-解吸及氧化特性,探討其對(duì)As(Ⅲ)的吸附-解吸和氧化作用機(jī)理;同時(shí)研究了pH、磷酸鹽、低分子有機(jī)酸等因素對(duì)吸附-解吸和氧化過程的影響。
　　1.隨著As(Ⅲ)初始濃度的增大,As(Ⅲ)在兩種鐵氧化物礦物表面的吸附量逐漸增大,吸附能力逐漸減弱。在常溫條件下,兩種不同的鐵氧化物礦物(針鐵礦、水鐵礦)對(duì)As(Ⅲ)有吸附作用,等溫吸附結(jié)果可以用Freundlich方程較好地?cái)M合。As(Ⅲ)在鐵氧化物礦

3、物表面的吸附能力大小為水鐵礦>針鐵礦,兩種鐵氧化物礦物對(duì)As(Ⅲ)的吸附均為優(yōu)惠吸附。解吸量隨著As(Ⅲ)初始濃度的增大而增大,但As(Ⅲ)在兩種礦物表面的解吸量都很小,解吸現(xiàn)象不明顯。氧化量隨著As(Ⅲ)初始濃度的增大而增大,氧化率則相反。
　　2.在弱酸性至中性范圍內(nèi),As(Ⅲ)在鐵氧化物礦物表面的吸附量隨著pH的增大而呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),針鐵礦和水鐵礦對(duì)As(Ⅲ)的吸附量在pH為8和9時(shí)達(dá)到最大值。兩種礦物在pH為中性至弱堿

4、性范圍內(nèi)對(duì)吸附-氧化作用的效果比較明顯,pH對(duì)As(Ⅲ)在針鐵礦和水鐵礦上的吸附影響趨勢(shì)大致相同。As(Ⅲ)在鐵氧化物礦物表面的氧化量的變化隨pH的變化呈現(xiàn)先逐漸增大后迅速減小的趨勢(shì),而氧化率基本保持不變。
　　3.磷酸鹽對(duì)As(Ⅲ)在鐵氧化物礦物表面的吸附存在競(jìng)爭(zhēng)吸附作用,且抑制作用隨著磷酸鹽濃度的升高而增強(qiáng)。當(dāng)As(Ⅲ)初始濃度保持不變時(shí),As(Ⅲ)的吸附量隨著P/As值的不斷增大而減少;當(dāng)P/As值保持不變時(shí),吸附量隨著As

5、(Ⅲ)初始濃度的升高而逐漸增大。三種磷酸鹽對(duì)As(Ⅲ)在鐵氧化物礦物表面的吸附影響的大小順序依次為:PO43->HPO42->H2PO4-。隨著加入磷酸鹽濃度的增大,氧化量和氧化率都呈逐漸減小的趨勢(shì)。
　　4.低分子有機(jī)酸在鐵氧化物礦物對(duì)As(Ⅲ)的吸附反應(yīng)中起到抑制作用。隨著有機(jī)酸濃度的增大,As(Ⅲ)在鐵氧化物礦物上的吸附量和吸附率均有顯著下降的趨勢(shì),有機(jī)酸對(duì)As(Ⅲ)在兩種鐵氧化物礦物上吸附率的影響大小順序?yàn)?檸檬酸>草酸。