[目的]本文主要探究施氏礦物（Sch）和水鐵礦（Fh）對(duì)As（Ⅲ）的吸附差異。[方法]分別使用生物和化學(xué)方法合成施氏礦物和水鐵礦,通過吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫模型,比較2種礦物對(duì)As（Ⅲ）的吸附效果,同時(shí)探究pH值、共存離子對(duì)2種礦物吸附As（Ⅲ）的影響。[結(jié)果]施氏礦物的吸附速率常數(shù)k₁為0.013 9 min^-1,遠(yuǎn)大于水鐵礦的0.001 9 min^-1,且吸附過程符合偽一級(jí)動(dòng)力學(xué),說明施氏礦物對(duì)As（Ⅲ）吸附是一個(gè)快速的過程。吸附等溫模型擬合結(jié)果表明,2種礦物對(duì)As（Ⅲ）的吸附主要為單層吸附。在中性條件下,施氏礦物對(duì)As（Ⅲ）的吸附量為165.73 mg·g^-1,大于水鐵礦的133.50 mg·g^-1。施氏礦物吸附的最佳pH值為6～12,而水鐵礦的為6～8。共存離子對(duì)水鐵礦吸附過程影響更小。水鐵礦吸附As（Ⅲ）的主要機(jī)制為表面羥基的絡(luò)合配位作用,而施氏礦物對(duì)As（Ⅲ）的吸附主要是As（Ⅲ）與礦物表面金屬羥基的表面絡(luò)合、As（Ⅲ）與礦物表面及隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)SO₄

【文章來源】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,43(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

施氏礦物(A)和水鐵礦(B)的掃描電鏡圖、X射線衍射儀譜圖(C)及N2吸附-脫附等溫曲線(D)

從圖4可知:Sch在pH6～12時(shí)對(duì)As(Ⅲ)有良好的吸附,而Fh則在pH6～8時(shí)能更好地吸附As(Ⅲ),說明Sch可在更寬的pH范圍實(shí)現(xiàn)對(duì)As(Ⅲ)的吸附。在pH10～12時(shí)Sch的吸附量雖略有下降,但卻比Fh表現(xiàn)出更好的吸附能力。 對(duì)Sch和Fh吸附As(Ⅲ)的能力按比表面積進(jìn)行歸一化處理。當(dāng)pH值分別為4、7和10時(shí),Sch對(duì)As(Ⅲ)的單位比表面積吸附容量分別為0.75、0.96和0.84 mg·m-2,而Fh的為0.66、0.79和0.46 mg·m-2。2種礦物的吸附行為變化趨勢(shì)與前文分析相符,在中性條件下均具有最大的吸附容量。Sch在酸性條件下吸附容量明顯減少,而Fh在酸性和堿性條件下均明顯下降。2.5 共存陰離子和腐殖酸對(duì)施氏礦物及水鐵礦吸附As(Ⅲ)的影響

通常情況下,含砷廢水或地下水中同時(shí)存在許多其他陰離子或有機(jī)物。Cl-、NO-3、SO 4 2- 對(duì)As(Ⅲ)吸附影響很小[19]。從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),我們探究了腐殖酸、磷酸根(PO 4 3- )和碳酸根(CO 3 2- )等環(huán)境因子在不同水平下對(duì)As(Ⅲ)吸附效果的影響(圖5)。不同離子對(duì)2種礦物吸附As(Ⅲ)的影響程度差異明顯,當(dāng)腐殖酸質(zhì)量濃度為0～500 mg·L-1時(shí),2種礦物的As(Ⅲ)吸附容量出現(xiàn)不同程度的下降,Sch吸附容量下降45.61%,Fh下降23.85%。腐殖酸使反應(yīng)體系酸化,促進(jìn)礦物溶解,也可能是腐殖酸占據(jù)礦物表面的吸附位點(diǎn),從而降低礦物對(duì)As(Ⅲ)的吸附量[20]。PO 4 3- 對(duì)2種礦物吸附As(Ⅲ)的影響程度不同,PO 4 3- 質(zhì)量濃度為10 mg·L-1時(shí),Sch吸附容量下降64.97%,而Fh下降37.33%。隨著PO 4 3- 質(zhì)量濃度增加,對(duì)As(Ⅲ)的吸附抑制明顯。這是由于P和As都屬于第Ⅴ族元素,具有相似的結(jié)構(gòu),所以P易與As形成強(qiáng)烈的競爭吸附[21]。在天然水體或?qū)嶋H地下水中PO 4 3- 含量較低,一般為0.01～2.00 mg·L-1[22],對(duì)2種礦物吸附As(Ⅲ)的影響也會(huì)減少。CO 3 2- 對(duì)2種礦物吸附As(Ⅲ)也存在不同程度的抑制,這是由于在pH7.0反應(yīng)體系中,CO 3 2- 主要以HCO-3形式存在,其會(huì)與As(Ⅲ)產(chǎn)生競爭吸附[17]。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2991629