AS(Ⅲ)對FES氧化溶解過程的影響及As(Ⅲ)轉化和遷移機制的研究.pdf

1、硫鐵礦的氧化溶解過程是引發(fā)酸性礦山廢水生成的重要原因，同時也是水環(huán)境中砷的遷移的重要地球化學過程。然而，截至目前，對于As(Ⅲ)的存在對FeS氧化溶解過程的影響以及對此過程中產生自由基機制的關注相對較少。因此，本文著重研究中性和弱堿性條件下以及不同As(Ⅲ)濃度對FeS氧化溶解過程及次生鐵礦物種類的影響;同時，研究Mackinawite氧化過程中產生的自由基種類。通過動力學實驗及XRD、Raman、FTIR、EPR、XPS、SEM和TE

2、M固體表征分析手段來探究砷在此過程中的轉化和遷移機制。
　　研究表明，在pH7.0和9.0的條件下，As(Ⅲ)(≤4.7mM)的存在可促進FeS中Fe(Ⅱ)的釋放，且釋放程度隨As(Ⅲ)濃度升高而增強。此外，在中性和堿性環(huán)境中，非晶形FeS的氧化過程可高效去除As(Ⅲ)，并維持體系的pH基本不變;在pH7.0和9.0及相應的6.7和4.7mMAs(Ⅲ)中，F(xiàn)eS氧化1.5h后有超過98.5％的As(Ⅲ)被去除，而在中性的FeCl2

3、體系中，6.7mMAs(Ⅲ)不能被完全去除，在氧化18h后仍有1.7mMAs(Ⅲ)。XPS分析表明，伴隨著As(Ⅲ)的去除，不管pH和As(Ⅲ)濃度，均有超過60％的As(Ⅲ)被氧化為As(Ⅴ)。在pH7.0和9.0及不存在As(Ⅲ)時，TEM和SEM表明次生鐵礦物主要是片狀的Lepidocrocite，并在pH9.0時發(fā)現(xiàn)了廣泛分布的2-3nm大小的Magnetite。隨著As(Ⅲ)濃度的升高，Lepidocrocite逐漸退化并最終

4、在6.7mMAs(Ⅲ)時被砷酸鐵完全取代，這表明在FeS氧化過程中，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)抑制了Lepidocrocite的形成，并且砷酸鐵的共沉淀作用同樣是一種去除水環(huán)境中As(Ⅲ)的重要途徑。
　　EPR和掩蔽試驗結果表明，在Mackinawite氧化過程中形成了·OH和O2·-，同時，體系中并沒有單線態(tài)氧生成。體系中HA（鹽酸羥胺）形成的還原性環(huán)境抑制了As(Ⅲ)的氧化，導致溶液中基本檢測不到As(Ⅴ)，而FFA（糠醇）和E

5、DTA（乙二胺四乙酸鹽）的存在均增強了As(Ⅲ)的氧化，As(Ⅴ)含量最高分別可達0.13和0.3mM。在1.3mMAs(Ⅲ)存在條件下，自由基掩蔽劑（如糠醇）和Fe(Ⅲ)-配合物(如EDTA)的加入抑制了Mackinawite氧化產物Lepidocrocite和Ferric arsenate的形成，促進了硫酸鹽類物質的生成。本研究豐富了我們對As(Ⅲ)的存在下FeS和Mackinawite氧化溶解過程及產生自由基的理解，對利用該過程來