氫氧化鐵和雙金屬氧化物的合成及其對(duì)溶液中砷的吸附.pdf

1、砷是一種應(yīng)用范圍很廣的元素，同時(shí)也是一種毒性很大的元素，尤其是三價(jià)砷。對(duì)比了現(xiàn)有的多種去除砷的方法，實(shí)驗(yàn)證明用氫氧化鐵和水滑石(Layered Double Hydroxides，LDH)在一定溫度鍛燒后所得的產(chǎn)物——雙金屬氧化物(Layered Double Oxides，LDO)吸附處理砷較為方便實(shí)用。 首先觀察了氫氧化鐵對(duì)溶液中As(Ⅲ)的吸附過程和吸附性能。三種吸附劑分別為氫氧化鐵凝膠，經(jīng)微波真空干燥的凝膠和80℃烘干的

2、凝膠，它們對(duì)溶液中As(Ⅲ)的的去除率分別為60.70％、71.15％和46.45％。經(jīng)真空微波處理的凝膠對(duì)As(Ⅲ)的吸附率優(yōu)于另外兩種吸附劑。其主要原因可能是，凝膠中的水分子在微波輻射場(chǎng)作用下的高頻振動(dòng)，使得其內(nèi)部在干燥脫水過程中保持了較高的孔隙度；此外，吸附劑的表面活性在微波處理過程中亦有可能得到了改善。吸附劑經(jīng)超聲波處理后，改善了其在介質(zhì)中的分散性，吸附效率因此普遍提高，但也造成了固體微粒難以分離的問題。加熱和隔絕空氣對(duì)氫氧化鐵

3、吸附反應(yīng)影響不大，說明氫氧化鐵吸附As(Ⅲ)陰離子的反應(yīng)基本不受氣體溶解組分的影響。 用共沉淀法合成了三種水滑石，即鎂鋁型水滑石(Mg-Al-LDH)、鎂鐵型水滑石(Mg-Fe-LDH)和鋅鐵鋅鐵型水滑石(Zn-Fe-LDH)，其中Zn-Fe-LDH的合成在國(guó)內(nèi)外均屬首次。以這三種水滑石為前驅(qū)體，煅燒得到了相應(yīng)的雙金屬氧化物，鎂鋁型雙金屬氧化物(Mg-Al-LDO)、鎂鐵型雙金屬氧化物(Mg-Fe-LDO)和鋅鐵型雙金屬氧化物(

4、Zn-Fe-LDO)。它們都能有效吸附As(Ⅲ)。Mg-Al-LDO對(duì)As(Ⅲ)的吸附容量為114.9 mg/L(微沸)、Mg-Fe-LDO為199.0 mg/L(微沸)、Zn-Fe-LDO為77.8 mg/L(常規(guī)烘干，室溫)和氫氧化鐵為128.3 mg/L(微波真空干燥、室溫)。比較而言Mg-Fe-LDO處理效果最好。 雙金屬氧化物對(duì)溶液中As(Ⅲ)的吸附屬化學(xué)吸附，即LDO在溶液中通過獲取水分子、氫氧根和陰離子恢復(fù)了LDH

5、結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這一反應(yīng)可以稱為“晶格記憶效應(yīng)”，即LDH經(jīng)煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)DO后，保留了重建原先結(jié)構(gòu)的能力。Mg-Al-LDO、Mg-Fe-LDO對(duì)溶液中As(Ⅲ)的吸附受到了溶解CO<,2>的干擾，由此形成的碳酸根與As陰離子競(jìng)爭(zhēng)水滑石中同一晶格位置。將反應(yīng)介質(zhì)加熱能有效抑制溶解CO<,2>的干擾，大幅提高LDO對(duì)As(Ⅲ)的吸附容量，特別是Mg-Fe-LDO。當(dāng)溶液被加熱時(shí)，Zn-Fe-LDO對(duì)As(Ⅲ)的吸附容量卻有所下降。具體原因尚待進(jìn)