不同{021}/{110}晶面暴露比针铁矿对于As(V)吸附特性的研究

作     者：宋超凡 王晓睿 杨昆仑 韩杰 缪恒锋 

作者机构：江苏省厌氧生物技术重点实验室 江南大学环境与土木工程学院 江苏省工程实验室生物质能源与减碳技术 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项(No.JUSRP122022) 无锡市科学技术局(No.N20201007) 

主　　题：针铁矿 晶面 络合物 吸附 砷污染 

摘      要：为探究针铁矿不同晶面对于As(V)的吸附能力，该研究制备两种具有不同比例{021}/{110}晶面的针铁矿，利用XRD、FTIR、N2吸附脱附等温线、SEM、TEM等技术表征材料的晶体结构、比表面积和表面形貌等情况. 通过等温吸附和吸附动力学试验，研究不同初始As(V)浓度、pH和竞争阴离子影响下，两种针铁矿吸附As(V)的差异性. 结果表明：①制备的针铁矿Goe-A和Goe-B均为高纯针铁矿，Goe-A和Goe-B的比表面积分别为92.76和46.78 m2/g. ②As(V)在针铁矿表面的吸附更符合Freundlich和准二级动力学模型，表明吸附是以多层吸附和化学吸附为主；经比表面积归一化，发现含有更高比例{021}/{110}晶面的Goe-B表面拥有更好的吸附性能，在pH=4时吸附量达到0.304 mg/m2，是Goe-A的1.57倍. ③pH会影响针铁矿的吸附，吸附量随着pH的增加而降低，而在碱性条件下Goe-B表现出更强的吸附能力. 随As(V)浓度的增加，大量配体吸附引起的点位竞争效应大于pH变化引起的静电力作用. ④吸附前后XRD的变化表明As(V)主要吸附在针铁矿表面，而不是结合到针铁矿的晶体结构中；而FTIR和XPS分析发现，As(V)通过与Fe—OH配体交换形成了新的络合物(Fe—O—As)吸附在针铁矿表面. 研究显示，含有更高比例{021}/{110}晶面的针铁矿表现出更强的吸附性能，是修复环境砷污染的理想吸附剂.