鐵、鋁及其復(fù)合氫氧化物去除水中砷（Ⅴ）的吸附研究.pdf

1、砷是高毒元素，是水體中優(yōu)先控制的污染物之一，因此飲用水中砷的污染及其去除方法成為環(huán)境領(lǐng)域研究的熱門話題。大量資料顯示，制備高效吸附材料是處理含砷水的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，以此為吸附劑的吸附除砷法也是實(shí)用可行的方法。本文根據(jù)Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)對(duì)砷有較強(qiáng)的親和性，研究了鐵、鋁、錳氧化物及復(fù)合鐵鋁氫氧化物對(duì)砷(Ⅴ)的吸附去除性能。 研究表明，氫氧化鐵和氫氧化鋁對(duì)砷的吸附能力與溶液pH有關(guān)，當(dāng)砷的初始濃度為0.001、0.000

2、1和0.00001mol/L時(shí)，氫氧化鐵在pH3～10的較寬范圍內(nèi)，吸附砷的效率分別為99.9％、99.5％和95％，可將溶液中的砷濃度降到0.05mg/L以下；當(dāng)砷的初始濃度為0.0001和0.00001 mol/L時(shí)，氫氧化鋁在pH6-9的范圍內(nèi)，吸附砷的效率分別大于99％，初始砷濃度為0.001 mol/L時(shí)，在pH為4時(shí)對(duì)砷的吸附效率最高，為84.56％。在pH為3、7和12時(shí)，氫氧化鐵和氫氧化鋁對(duì)砷的吸附等溫線都可用Freun

3、dlich公式來進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)R2>0.99。 固定pH值，改變Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩爾比，用化學(xué)沉淀法制得9種同時(shí)含有Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)的系列復(fù)合鐵鋁氫氧化物吸附劑。用化學(xué)分析、X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡等現(xiàn)代分析手段對(duì)復(fù)合物的化學(xué)組成、物相、形貌、比表面積、孔容和孔徑、及在溶液中的表面帶電情況進(jìn)行了表征和測(cè)定；考察了9種復(fù)合物對(duì)溶液中砷(Ⅴ)的吸附性能；并從吸附劑的組成、結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)，溶液的酸度、組成及砷的存

4、在形式等三方面探討了復(fù)合鐵鋁氫氧化物對(duì)溶液中As(Ⅴ)的吸附機(jī)理。結(jié)果表明，在pH為5.0-9.0的范圍內(nèi)，當(dāng)溶液中初始砷濃度為2 mg·L<'-1>(0.0000267mol/L)，不同組成的鐵鋁復(fù)合氫氧化物都能使溶液中的砷含量降到世界衛(wèi)生組織限制的0.01mg/L以下標(biāo)準(zhǔn)，其中以Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩爾比為7:3的復(fù)合物吸附除砷能力最強(qiáng)。pH為5.0～9.0時(shí)各復(fù)合物對(duì)砷的吸附模式均符合Freundlich和Langmuir等溫吸

5、附方程。 吸附機(jī)理研究表明，溶液酸度和復(fù)合鐵鋁氫氧化物的結(jié)構(gòu)及表面電荷是影響砷吸附的重要因素。微晶～無定形態(tài)的結(jié)構(gòu)特征，小孔徑，大比表面積，較高的等電位點(diǎn)是它們具有很強(qiáng)砷吸附能力的主要原因。常見共存離子不影響砷的吸附，吸附態(tài).As(Ⅴ)的解吸量隨解吸劑pH的升高而增大；掃描電鏡分析表明，吸附As(Ⅴ)后吸附劑的表面孔洞比吸附前明顯均勻且變小，說明As(Ⅴ)進(jìn)入到吸附劑的內(nèi)層孔隙中。推測(cè)復(fù)合鐵鋁氫氧化物對(duì)砷的吸附機(jī)制為：首先通過物

6、理的靜電引力使溶液中的As(Ⅴ)酸陰離子進(jìn)入到吸附劑的孔隙中，再和吸附劑表面的三Fe-OH和≡Al-OH官能團(tuán)形成多核配位基絡(luò)離子，產(chǎn)生了專屬性化學(xué)吸附。該類復(fù)合物是一種優(yōu)良除砷吸附劑。氧化錳對(duì)砷的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH為6時(shí)，當(dāng)砷的初始濃度為0.001、0.0001和0.00001mol/L時(shí)，二氧化錳除砷效率分別23.26％、50.62％、98.67％：在pH為3、7和12時(shí)，砷在氧化錳上的吸附等溫線都可以用Freundlich公