施氏礦物對水體中As(V)和Cr(VI)同步去除試驗(yàn)研究.pdf

1、酸性礦山廢水、電鍍等工業(yè)廢水以及樹木防腐劑（CCA）的使用都會導(dǎo)致污染水體中同時存在砷、鉻污染。砷和鉻均具有毒性和致癌性，其造成的水污染對人體健康和環(huán)境都具有很大的威脅。世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中Cr(VI)和As(V)分別不能超過50μg/L和10μg/L，面對日益嚴(yán)格的砷和鉻污染控制要求，尋求高效經(jīng)濟(jì)的同步去除水體中的As(V)和Cr(VI)的技術(shù)迫在眉睫。Cr(VI)的去除過程中通常將其還原成毒性低的Cr(III)再進(jìn)一步

2、去除，但當(dāng)水體中同時存在Cr(VI)的As(V)時，還原環(huán)境會使As(V)還原成毒性更大的As(III)，不利于 Cr(VI)的 As(V)的同步高效去除。天然施氏礦物（SHW）大量存在于酸性礦山廢水中，并檢測到能富集大量的砷和鉻，其作為一種環(huán)境礦物材料在處理重金屬污染廢水時能耗小，成本低，不易產(chǎn)生二次污染，此外，礦物材料具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，比表面積高，顆粒較細(xì)和孔道結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，有利于污染物的吸附去除。
　　本文采用快速簡單的化學(xué)方

3、法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室合成施氏礦物；研究化學(xué)合成施氏礦物對As(V)、Cr(VI)的吸附動力學(xué)以及pH值對其吸附過程的影響；研究施氏礦物的As(V)、Cr(VI)同步吸附效能、共存含氧陰離子SO42-、PO43-和體系pH等重要環(huán)境因素的影響；采用SEM-EDS、XPS、STEM-EDS(Mapping）等表征手段尋求直接證據(jù)分析探究施氏礦物對污染水體中As(V)/Cr(VI)的同步去除機(jī)理。
　　通過本文研究，得到以下主要結(jié)論：
　

4、　1）采用簡捷的化學(xué)方法可在較短的時間周期內(nèi)（約2d）合成施氏礦物，且合成的施氏礦物比表面積較大，有利于對As(V)和Cr(VI)的吸附；
　　2）實(shí)驗(yàn)室化學(xué)合成的施氏礦物吸附 As(V)和Cr(VI)的速率均較快，對 As(V)的吸附效率高于Cr(VI)；在實(shí)驗(yàn)室設(shè)定的As(V)和Cr(VI)初始濃度范圍內(nèi)，施氏礦物對As(V)和Cr(VI)的吸附24h內(nèi)可以達(dá)到平衡。pH值在3~7之間時，施氏礦物對As(V)的吸附能力較強(qiáng)；p

5、H值在4.5~7之間時，施氏礦物對Cr(VI)的吸附能力較強(qiáng)?？傮w來說，pH值對Cr(VI)的吸附過程影響更大。
　　3）施氏礦物可以同步高效去除水體中的As(V)和Cr(VI)。向施氏礦物吸附As(V)的體系中加入 Cr(VI)，對 As(V)的吸附效率幾乎不產(chǎn)生影響；而在施氏礦物吸附Cr(VI)的體系中加入As(V)，對Cr(VI)的吸附有較大的抑制作用。施氏礦物對As(V)的吸附性能高于 Cr(VI)；在As(V)和Cr(V

6、I)的初始濃度分別為0.3467mM和0.4716mM時，施氏礦物0.5g/L，pH=4.5條件下，其對As(V)和Cr(VI)的吸附能力分別可達(dá)到0.6881mM As(V)/g.SHW和0.4018mM Cr(VI)/g.SHW。
　　4）SO42-和PO43-共存含氧陰離子均會對施氏礦物吸附As(V)和Cr(VI)產(chǎn)生抑制作用，SO42-和PO43-均對Cr(VI)的影響更大；此外，PO43-比SO42-的抑制作用更強(qiáng)。

7、r>　　5）預(yù)處理施氏礦物未能提高對As(V)和Cr(VI)的吸附效能?；厥仗幚砗蟮氖┦系V物對As(V)和Cr(VI)依然具有一定的吸附能力。
　　6）施氏礦物對 As(V)和Cr(VI)單獨(dú)吸附和同步吸附時其吸附機(jī)制有一定的差異。XPS分析表示施氏礦物去除 As(V)和Cr(VI)的過程中均未無氧化還原反應(yīng)。As(V)和Cr(VI)去除量與SO42-析出量的相關(guān)性顯示，當(dāng)施氏礦物單獨(dú)去除 As(V)和Cr(VI)時，約40％的C

8、r(VI)以與SO42-進(jìn)行離子交換的方式去除，60%可能吸附在表面；而約20%的 As(V)以與SO42-進(jìn)行離子交換的方式去除，80%可能吸附在表面。STEM-EDS分析當(dāng)施氏礦物同步去除As(V)/Cr(VI)時，由于Fe(III)對As(V)的結(jié)合能力強(qiáng)于Cr(VI)，As(V)將優(yōu)先吸附到施氏礦物表面與Fe(III)相結(jié)合，阻礙Cr(VI)吸附在施氏礦物表面，此時 Cr(VI)幾乎都以與SO42-進(jìn)行離子交換的方式去除，而As