地熱水質條件對針鐵礦吸附砷的行為影響及其機理的初步研究.pdf

1、關于在地熱水質條件下將砷的吸附行為與金屬氧化物的表面特性相結合的研究還相對較少。本研究以自制針鐵礦為研究材料,從宏觀吸附實驗和微觀表面分析兩個角度系統(tǒng)研究地熱水溫、多組分共存離子等水質條件對砷在材料表面吸附行為的影響,進而探討地熱水質條件下中砷在水合金屬氧化物表面的吸附反應機理,為進一步揭示地熱水條件下砷的遷移轉化規(guī)律提供參考資料。
　　 研究結果表明:自制針鐵礦具備良好的晶型結構,表面存在較為豐富的活性羥基。在模擬地熱水質條件

2、下As(Ⅲ)和As(V)均在pH4.6時較pH9.2易于吸附,表明靜電吸引在針鐵礦吸附砷的過程中起重要作用。砷吸附可很好地擬合擬二級動力吸附模式和Freundlich等溫吸附模型。pH9.2時,溫度對吸附有著一定影響,溫度越高,吸附速率越快,吸附容量越大,表明除靜電吸引之外,砷在針鐵礦表面還發(fā)生了其他的物理化學反應。在溫度為363K時As(Ⅲ)的最大吸附容量為23.34 mg/g,相應的吸附平衡濃度為8.33 mg/L;As(Ⅴ)的最大

3、吸附容量為33.59mg/g,相應的吸附平衡濃度為3.21 mg/L。吸附熱力學參數(shù)表明砷在針鐵礦表面的吸附以物理吸附為主,是自發(fā)進行的吸熱反應。
　　 在模擬地熱水實驗的結果表明,磷是吸附實驗中最主要的干擾離子,氟離子對吸附的影響不大,離子強度對As(Ⅲ)和As(V)的吸附有促進作用,模擬地熱水的二價金屬離子和三價金屬離子不利于As(Ⅲ)的吸附,卻有利于As(Ⅴ)的吸附。
　　 初始pH4.6時,吸附過程的pH變化表明

4、,隨著反應進行,溶液的pH逐漸升高,吸附容量越高,pH變化量越大,表明吸附過程伴隨有氫氧根離子的釋放或氫離子的消失。FTIR結果顯示,As(Ⅲ)或As(Ⅴ)主要是與材料表面的1400-1800cm-1之間的活性基團發(fā)生反應,表明砷吸附在針鐵礦的表面有新的化學鍵生成。XRD結果顯示吸附前后材料的晶型沒有發(fā)生改變。XPS結果顯示,吸附過程中As(Ⅲ)未向As(Ⅴ)轉化,初步表明砷同鐵原子不發(fā)生直接結合,進一步表明表面羥基的置換是材料表面上砷