【摘要】：亞鐵離子的非生物氧化是自然界鐵(羥基)氧化物形成的重要途徑,但水環(huán)境中砷對該過程的影響卻鮮有研究,并且生成的鐵(羥基)氧化物通過何種方式固定砷也尚不清楚。本文模擬自然界近中性pH的水環(huán)境中含砷含鐵體系發(fā)生氧化和水解反應的過程,采用XRD、FT-IR和TEM等手段,詳細探討了水環(huán)境中所形成的鐵(羥基)氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、形貌以及形成機制,并對溶液中鐵和砷的氧化和去除動力學進行分析,進而探究鐵(羥基)氧化物對砷的固定機制。中性pH環(huán)境中,Lepidocrocite是Fe(Ⅱ)非生物氧化途徑最易大量形成的鐵(羥基)氧化物。在pH 6.0和7.0條件中會有少量的Goethite形成,而在pH 8.0條件下,會優(yōu)先形成Magnetite。在As(Ⅴ)存在的體系中,pH 6.0條件下會導致結(jié)構(gòu)致密的砷酸鐵的形成;在pH 7.0條件下會傾向于形成帶有空心結(jié)構(gòu)鐵(羥基)氧化物;而在pH 8.0條件下會有利于形成結(jié)構(gòu)疏松的砷酸鐵。As(Ⅲ)的存在可以抑制Goethite和Magnetite等鐵(羥基)氧化物的形成,縮短Lepidocrocite的晶體長度,并且使鐵(羥基)氧化物的形成較無As(Ⅲ)條件下變得更加緩慢。體系中的Fe(Ⅱ)發(fā)生的類芬頓反應可將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ),而不同pH條件下形成的As(Ⅴ)其歸宿不同。在pH 6.0條件下,形成的As(Ⅴ)與Fe(Ⅲ)逐漸發(fā)生共沉淀而形成砷酸鐵;在pH 7.0與8.0條件下,形成的As(Ⅴ)主要吸附在所形成的Lepidocrocite表面。As(Ⅴ)和As(Ⅲ)影響鐵(羥基)氧化物形成的原理在于體系中單體、二聚體、多聚體Fe(O,OH)6單元的形成速率與相對含量,以及As(Ⅴ)、As(Ⅲ)與Fe(O,OH)6單元彼此之間的競爭性結(jié)合。此外本文發(fā)現(xiàn),Fe(Ⅱ)氧化絮凝過程對As(Ⅴ)和As(Ⅲ)具有良好的去除效果。對于初始濃度為0.5 mmol·L-1的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)溶液,在As/Fe摩爾比為0.5條件下,其As(Ⅴ)和Astotal去除率分別可達到87.5%和82.4%。該工藝的關鍵點在于加入Fe(Ⅱ)前水環(huán)境的初始pH,最佳pH條件分別為9.0和11.0。本文的研究意義在于揭示近中性pH環(huán)境中砷對鐵(羥基)氧化物形成影響的客觀規(guī)律,研究砷存在下不同種類鐵(羥基)氧化物形成的機理,同時將理論應用于實踐,探索利用鐵(羥基)氧化物的形成過程而高效去除水環(huán)境中砷的途徑,為受砷污染的環(huán)境的保護與治理提供切實可行的解決方案。
[Abstract]:The abiotic oxidation of ferrous ions is an important pathway for the formation of iron (hydroxyl) oxides in nature, but the effect of arsenic on the process in water environment is rarely studied, and it is not clear how iron (hydroxyl) oxides can be used to immobilize arsenic. In this paper, the oxidation and hydrolysis of arsenic and iron-containing system in water environment near neutral pH in nature are simulated. The crystal structure of iron (hydroxyl) oxide formed in water environment is discussed in detail by means of XRD,FT-IR and TEM. The kinetics of oxidation and removal of iron and arsenic in solution was analyzed, and then the fixation mechanism of iron (hydroxyl) oxide to arsenic was investigated. In neutral pH environment, Lepidocrocite is the most abundant iron (hydroxyl) oxide in the abiotic oxidation pathway of Fe (鈪，

本文編號：2467157