鐵、鋁及其復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境領域研究的熱門話題。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環節，以此為吸附劑的吸附除砷法也是實用可行的方法。本文根據Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)對砷有較強的親和性，研究了鐵、鋁、錳氧化物及復合鐵鋁氫氧化物對砷(Ⅴ)的吸附去除性能。 研究表明，氫氧化鐵和氫氧化鋁對砷的吸附能力與溶液pH有關，當砷的初始濃度為0.001、0.000

2、1和0.00001mol/L時，氫氧化鐵在pH3～10的較寬范圍內，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；當砷的初始濃度為0.0001和0.00001 mol/L時，氫氧化鋁在pH6-9的范圍內，吸附砷的效率分別大于99％，初始砷濃度為0.001 mol/L時，在pH為4時對砷的吸附效率最高，為84.56％。在pH為3、7和12時，氫氧化鐵和氫氧化鋁對砷的吸附等溫線都可用Freun

3、dlich公式來進行擬合，相關系數R2>0.99。 固定pH值，改變Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩爾比，用化學沉淀法制得9種同時含有Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)的系列復合鐵鋁氫氧化物吸附劑。用化學分析、X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡等現代分析手段對復合物的化學組成、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行了表征和測定；考察了9種復合物對溶液中砷(Ⅴ)的吸附性能；并從吸附劑的組成、結構、表面性質，溶液的酸度、組成及砷的存

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

5、附方程。 吸附機理研究表明，溶液酸度和復合鐵鋁氫氧化物的結構及表面電荷是影響砷吸附的重要因素。微晶～無定形態的結構特征，小孔徑，大比表面積，較高的等電位點是它們具有很強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.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)進入到吸附劑的內層孔隙中。推測復合鐵鋁氫氧化物對砷的吸附機制為：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官能團形成多核配位基絡離子，產生了專屬性化學吸附。該類復合物是一種優良除砷吸附劑。氧化錳對砷的吸附實驗結果表明，在pH為6時，當砷的初始濃度為0.001、0.0001和0.00001mol/L時，二氧化錳除砷效率分別23.26％、50.62％、98.67％：在pH為3、7和12時，砷在氧化錳上的吸附等溫線都可以用Freundlich公