含鐵礦物對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附及氧化還原轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、I摘要砷是一種有毒的類金屬元素，環(huán)境中的砷可能通過(guò)皮膚接觸、消化道及呼吸道等途徑進(jìn)入人體，從而對(duì)人體產(chǎn)生危害。吸附法除砷由于優(yōu)點(diǎn)較多而成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，而鐵（氫）氧化物由于對(duì)砷具有較高的親和力而受到了很大的關(guān)注。前人的研究所選擇的鐵（氫）氧化物主要集中為水鐵礦、赤鐵礦和針鐵礦，然而關(guān)于磁鐵礦和纖鐵礦吸附As(III)或者As(V)的研究卻相對(duì)較少，故研究選取磁鐵礦和纖鐵礦作為吸附材料對(duì)As(III)和As(V)進(jìn)行吸附，另選取已被大

2、量研究的水鐵礦作為對(duì)比。此外，砷的毒性與遷移性隨其存在形態(tài)的變化而變化，As(III)的毒性及遷移性均大于As(V)，故砷在環(huán)境中的氧化還原作用對(duì)砷的毒性與活性存在很大的影響。然而，關(guān)于含鐵礦物氧化還原砷的研究卻較少，故研究選取纖鐵礦作為氧化性礦物對(duì)As(III)進(jìn)行氧化試驗(yàn)，選取黃鐵礦作為還原性礦物對(duì)As(V)進(jìn)行還原試驗(yàn)。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：1.水鐵礦、磁鐵礦、纖鐵礦對(duì)As(III)的吸附：在反應(yīng)體系初始pH為7.0時(shí)，反應(yīng)2

3、4h后三種鐵礦對(duì)As(III)的吸附達(dá)到吸附平衡，水鐵礦、磁鐵礦和纖鐵礦對(duì)As(III)的平衡吸附量分別為39.422、29.235、15.038mgg，吸附能力大小順序?yàn)樗F礦磁鐵礦纖鐵礦。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的擬合效果明顯優(yōu)于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，三種鐵礦的擬合系數(shù)均為1.000，說(shuō)明吸附存在多種吸附過(guò)程，如外部液膜擴(kuò)散、吸附和內(nèi)部顆粒擴(kuò)散等，并且吸附過(guò)程可能涉及化學(xué)吸附作用。在反應(yīng)體系初始pH為2.0時(shí)，吸附等溫線用Langmiur方程和

4、Freundlich方程擬合效果均較好，擬合系數(shù)皆在0.98以上，說(shuō)明三種鐵礦對(duì)As(III)的吸附為均勻介質(zhì)表面的單層吸附或者非均勻介質(zhì)表面的多層吸附；1n均介于0.1至0.5之間，說(shuō)明三種鐵礦對(duì)As(III)均有很好的吸附性能；水鐵礦、磁鐵礦、纖鐵礦對(duì)As(III)的最大吸附量分別達(dá)到了65.359、27.397、16.129mgg。三種鐵礦對(duì)As(III)的吸附效果在pH為4.0、7.0、9.0時(shí)較好且無(wú)明顯的變化，而強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條

5、件都會(huì)導(dǎo)致As(III)吸附效果的降低；隨著磷酸鹽濃度的增大，As(III)的平衡吸附量逐漸降低；腐殖酸抑制三種鐵礦對(duì)As(III)的吸附。2.水鐵礦、磁鐵礦、纖鐵礦對(duì)As(V)的吸附：在反應(yīng)體系初始pH為7.0時(shí)，反應(yīng)24h后三種鐵礦對(duì)As(V)的吸附達(dá)到吸附平衡，水鐵礦、磁鐵礦和纖鐵礦對(duì)As(V)的平衡吸附量分別為18.428、12.438、16.484mgg，吸附能力大小順序?yàn)樗F礦纖鐵礦磁鐵礦。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的擬合效果明顯優(yōu)于

6、準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，三種鐵礦的擬合系數(shù)均在0.999以上，說(shuō)明吸附存在多種吸附過(guò)程，如外部液膜擴(kuò)散、吸附和內(nèi)部顆粒擴(kuò)散等，并且吸附過(guò)程可能涉及化學(xué)吸附作用。在反應(yīng)體系初始pH為2.0時(shí)，吸附等溫線用Langmiur方程和Freundlich方程擬合效果均較好，擬合系數(shù)皆在0.95以上，說(shuō)明三種鐵礦對(duì)As(V)的吸附為均勻介質(zhì)表面的單層吸附或者非均勻介質(zhì)表面的多層吸附；1n均介于0.1至0.5之間，說(shuō)明三種鐵礦對(duì)As(V)均有很好的吸附性能