含砷鐵（羥基）氧化物還原溶解與轉(zhuǎn)化過程中砷遷移的研究.pdf

1、本文的研究意義在于，深入研究As(V)在鐵（羥基）氧化物溶解和轉(zhuǎn)化過程中的遷移機(jī)制，并建立動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，為有效控制自然水環(huán)境中的砷污染提供了理論基礎(chǔ)。本文研究了As(V)在Fe5HO8?4H2O、α-Fe2O3和Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x三種鐵礦物還原性溶解和Fe(II)催化轉(zhuǎn)化過程中的遷移動(dòng)力學(xué)，對(duì)比了吸附態(tài)As(V)和結(jié)構(gòu)態(tài) As(V)在鐵礦物溶解和轉(zhuǎn)化過程中不同的遷移機(jī)制，研究了吸附態(tài)As(V)和結(jié)構(gòu)態(tài)As(V)對(duì)鐵

2、礦物的形成、穩(wěn)定性以及活性的影響。
　　在合成含砷鐵礦物的過程中，As(V)的存在會(huì)抑制Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x的形成。通過共沉淀方法固定的As(V)會(huì)影響Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x的結(jié)構(gòu)和形貌。隨著鐵礦物結(jié)構(gòu)中的As(V)/Fe摩爾比不斷增大，F(xiàn)e8O8(OH)8-2x(SO4)x晶型結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸向非晶型FeAsO4結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。然而吸附態(tài)As(V)對(duì)鐵礦物的結(jié)構(gòu)和形貌沒有影響。
　　鐵礦物還原溶解

3、過程中會(huì)不斷暴露出新的活性位點(diǎn)，并釋放表面吸附態(tài)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)態(tài)的As(V)。被釋放的As(V)在鐵礦物部分溶解的過程中又會(huì)反吸附到未溶解的Fe5HO8?4H2O和Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x的表面活性位點(diǎn)上。由于α-Fe2O3活性較低，溶解鐵礦物的C2O42-與As(V)會(huì)發(fā)生競爭吸附，游離態(tài)As(V)并沒有反吸附在α-Fe2O3上。雖然鐵礦物的溶解速率會(huì)隨著吸附態(tài)As(V)的增加而略微減小，但吸附態(tài)As(V)沒有改變鐵礦物自身

4、的穩(wěn)定性和活性。而結(jié)構(gòu)態(tài)As(V)能夠降低Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x的穩(wěn)定性，提高活性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)態(tài)As(V)的釋放速率和釋放總量高于吸附態(tài) As(V)的釋放速率和釋放總量。此外，在礦物溶解經(jīng)驗(yàn)方程基礎(chǔ)上，本文建立了As(V)在鐵礦物溶解過程中的遷移動(dòng)力學(xué)方程，并能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)As(V)在鐵礦物溶解過程中的遷移規(guī)律。
　　Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x在Fe(II)催化條件下轉(zhuǎn)化成了γ-FeOOH和α-FeOOH