As(Ⅴ)與綠繡GR1(CO32-)和GR2(SO42-)的相互作用以及對其向晶質(zhì)氧化鐵轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、綠銹(Green Rusts，GRs)是鐵（氫）氧化物形成與轉(zhuǎn)化過程中亞穩(wěn)定態(tài)的中間產(chǎn)物，形成于土壤、沉積物或鐵溶蝕產(chǎn)物等厭氧或缺氧環(huán)境中，極易向針鐵礦、磁鐵礦、水鐵礦、纖鐵礦等高價鐵（氫）氧化物轉(zhuǎn)化。而砷酸鹽(As(Ⅴ))常與綠繡共存于酸性礦山廢水或者地下水等環(huán)境中，對GRs的轉(zhuǎn)化有著顯著地影響。另外，GRs對As(Ⅴ)也有極強的吸附活性，探討As(Ⅴ)與GRs在不同條件下的相互作用，不僅為環(huán)境中As(Ⅴ)污染治理提供了一種可行的化學(xué)

2、方法，也可為揭示環(huán)境中各種鐵（氫）氧化物與As(Ⅴ)的相互作用及其機制提供科學(xué)依據(jù)。本文通過采用X-射線衍射(XRD)、同步輻射XRD(SR-XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、透射電鏡(TEM)等測試表征技術(shù)，系統(tǒng)研究了As(Ⅴ)對硫酸鹽綠繡GR2(SO42-)和碳酸鹽綠繡GR1(CO32)在不同條件下的轉(zhuǎn)化特性的影響，主要結(jié)果如下:
　　1.As(Ⅴ)對GR2(SO42-)轉(zhuǎn)化的影響
　　As(Ⅴ)可增加GR2（SO4

3、2-）的穩(wěn)定性;隨著As(Ⅴ)濃度的增加，GR2(SO42-)的轉(zhuǎn)化終產(chǎn)物變化趨勢為:針鐵礦和纖鐵礦的混合相(不加As(Ⅴ))向純相纖鐵礦向少量纖鐵礦和高鐵綠繡（EX-GR2）的混合相轉(zhuǎn)化，結(jié)晶尺寸逐漸減小，且產(chǎn)物結(jié)晶度也逐漸減弱。可見，As(Ⅴ)可以促進GR2（SO42-）向纖鐵礦轉(zhuǎn)化，且濃度越高，產(chǎn)物結(jié)晶度越弱。
　　當(dāng)體系中存在一定濃度的As(Ⅴ)時（Fe/As=24），在pH6.5～9范圍和25℃時，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物均以纖鐵礦為主

4、，但在pH9時，產(chǎn)物中還含有少量的高鐵綠繡(EX-GR2)和水鐵礦，且pH越低，纖鐵礦的結(jié)晶度越弱，結(jié)晶尺寸越小;在pH7.3和溫度5～45℃時，產(chǎn)物也以纖鐵礦為主，隨著溫度的增加，纖鐵礦結(jié)晶度增強和結(jié)晶尺寸增加;在pH7.3和25℃時，隨著空氣流速的增加，產(chǎn)物中逐漸出現(xiàn)一定量的高鐵綠銹（EX-GR2），空氣流速越大，高鐵綠繡的結(jié)晶度越強。
　　As(Ⅴ)同樣也可增加GR1(CO32-)的穩(wěn)定性，隨著As(Ⅴ)濃度的增加，GR1(

5、CO32-)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物由純相針鐵礦(不加As(Ⅴ))向針鐵礦和纖鐵礦的混合物向高鐵綠繡(EX-GR1)和少量纖鐵礦的混合物轉(zhuǎn)化，表明As(Ⅴ)抑制針鐵礦的形成，促進纖鐵礦的形成。
　　2.As(Ⅴ)對GR2(SO42-)和GR1(CO32-)轉(zhuǎn)化影響的差異性
　　在Fe/As=48時，即低As(Ⅴ)濃度時，GR2(SO42-)和GR1(CO32-)都傾向于向纖鐵礦轉(zhuǎn)化，但GR2(SO42-)轉(zhuǎn)化較為徹底，且終產(chǎn)物纖鐵礦的結(jié)晶

6、度較強;當(dāng)Fe/As=24時，GR1(CO32-)的轉(zhuǎn)化終產(chǎn)物以高鐵綠繡(EX-GR1)為主，而GR2(SO42-)的轉(zhuǎn)化終產(chǎn)物仍是純相的纖鐵礦;隨著As(Ⅴ)濃度繼續(xù)增加，GR1(CO32-)的轉(zhuǎn)化終產(chǎn)物依然以高鐵綠繡(EX-GR1)為主，而在Fe/As=3時，GR2(SO42-)的轉(zhuǎn)化終產(chǎn)物出現(xiàn)少量的高鐵綠繡（EX-GR2）。因此，在一定濃度As(Ⅴ)存在下，GR2(SO42-)主要以溶解—氧化—結(jié)晶(DOP)機制轉(zhuǎn)化，而GR1(C