磷酸盐对镉在纤铁矿上吸附行为的影响机制研究

作     者：梁恒尧 郭楚玲 李晓飞 任美慧 陈锴 殷美玲 党志 

作者机构：华南理工大学环境与能源学院 华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室 佛山大学环境与化工学院 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2024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：广东省自然科学基金面上项目(No.2024A1515010861) 

主　　题：镉 磷酸盐 纤铁矿 表面络合结构 界面反应 

摘      要：铁氧化物对有毒金属的吸附广泛存在于自然环境中.众所周知，氧阴离子可以通过协同或者竞争效应改变微量金属元素的吸附行为.然而，具体的共同吸附机制尚不完全清楚.本研究通过宏观吸附实验、原位衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等方法，研究了磷酸盐存在下，镉(Cd（II）)在合成纤铁矿（Lep）上的吸附行为.等温吸附实验结果表明，在不存在磷酸盐且Cd（II）初始浓度为1 mmol·L-1的体系中，Lep对Cd（II）的吸附量为1.91 mg·g-1.当体系中磷酸盐与Cd（II）的物质的量比分别为1:1和2:1时，Lep对Cd（II）的吸附量较不存在磷酸盐时分别提高了3.67倍和16.62倍；当磷酸盐与Cd（II）的物质的量比为5:1时，Lep对Cd（II）的吸附量较不存在磷酸盐时却只提高了12.93倍.吸附边结果表明，pH对磷酸盐介导的Lep对Cd（II）的吸附行为影响较小，这可能是因为磷酸盐具有很强的配位作用.XPS和ATR-FTIR分析表明，Cd（II）可以和Lep表面的磷酸盐络合形成三元络合物(Cd（II）-磷酸盐-Lep)，并且磷酸盐主要通过内圈络合与Lep表面结合.此外，2D-COS分析表明，在Lep表面形成了多种构型的磷酸盐-Cd（II）-Lep三元络合物，其中包括双齿双核和单齿双核络合物.这些络合物构型是磷酸盐与Cd（II）在Lep表面通过形成三元络合物协同吸附的典型模式.