不同Mn/Fe比例天然含铁锰矿的As(Ⅲ)吸附性能与机制

作     者：田周炀 郑倩 杜晓丽 陈成 李传维 涂书新 TIAN Zhouyang;ZHENG Qian;DU Xiaoli;CHEN Cheng;LI Chuanwei;TU Shuxin

作者机构：华中农业大学资源与环境学院武汉430070 武汉芳笛环保股份有限公司武汉430000 北京建工环境修复股份有限公司北京100015 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2024年第43卷第8期

页      面：2717-2727页

核心收录：

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(42277392) 国家重点研发计划(2018YFC1800305)资助 

主　　题：天然含铁锰矿 As(Ⅲ) Mn/Fe 氧化 吸附. 

摘      要：水体中的砷主要以亚砷酸(As(Ⅲ))形态存在.金属氧化物常用于水体砷的去除,但其对As(Ⅲ)的亲和力较弱,导致水体砷很难去除,因此,寻求高效、廉价、绿色的除As(Ⅲ)材料具有显著的环境意义.天然含铁锰矿是一种高效的砷吸附剂,由于自然形成条件复杂,其不同含铁锰矿对As(Ⅲ)的去除性能存在较大差异.本研究以两种不同Mn/Fe比例的天然含铁锰矿(NFM-L、NFM-H)为研究对象,评估其对As(Ⅲ)的吸附性能,并结合XPS、XRD等光谱学表征手段探究其砷的去除机制.实验结果表明,NFM-L的Fe含量是NFM-H的5.61倍,其As(Ⅲ)的最大吸附量(24.82 mg·g^(−1))与吸附速率亦显著高于NFM-H(18.94 mg·g^(−1)),NFM-L和NFM-H对As(Ⅲ)的等温吸附曲线更符合Freundlich模型.影响因子实验表明,溶液pH值对NFM-L的影响更大,共存离子H_(2)PO_(4)^(−)能够显著抑制两种材料对As(Ⅲ)的吸附,但是材料粒径对As(Ⅲ)去除的影响较小.光谱学表征发现,两种矿物吸附砷后结构并未发生明显变化,但锰氧化物能将As(Ⅲ)氧化为As(V),从而显著提高了铁锰矿对砷的吸附能力.