锰掺杂对针铁矿的结构、表面性质及吸附硒的影响

作者：王锐; 牛鹏举; 许海娟; 魏世勇^*

来源：土壤学报, 2020, 57(01): 108-118.

• 针铁矿
• 锰掺杂
• 表面性质
• 吸附
• 硒

水热条件下制备了针铁矿(Goe)和不同含量锰掺杂产物(G-Mn0.1、G-Mn0.2、G-Mn0.3和G-Mn0.5),用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、氮气物理性吸附、Zeta电位分析、酸碱滴定等手段对样品进行了表征,并研究其对亚硒酸盐(Se(Ⅳ))和硒酸盐(Se(Ⅵ))的吸附特性。结果表明:低比例的锰掺杂(锰/铁的摩尔比RMn/Fe=0.1～0.2)显著促进了针铁矿晶体沿b轴方向生长,导致针铁矿颗粒的长径比增大,形貌由短纺锤体形变为大长径比的扁平针状;当RMn/Fe=0.3～0.5时,样品中出现了大量的掺锰磁铁矿,且针铁矿晶体的b轴方向生长受到严重的抑制而a轴方向生长受到一定程度的促进并导致针铁矿颗粒呈纤细状。Goe、G-Mn0.2和G-Mn0.5的比表面积分别为36.78、53.22和71.33m2·g–1,表面分形度分别为2.31、2.53和2.59,平均孔径分别为13.73、15.59、6.92 nm,Zeta电位零点分别为7.36、6.58和5.31,pH5.0时的Zeta电位分别为40.5、35.3和4.92mV。3种样品的表面活性羟基密度表现为Goe<G-Mn0.2 <G-Mn0.5。随着锰掺杂量升高,样品对不同价态硒的吸附量均不断增加,且对Se(Ⅳ)的吸附量明显高于Se(Ⅵ),初始pH 5.0时,Goe、G-Mn0.2和G-Mn0.5对Se(Ⅳ)的吸附容量分别为11.6、16.8和20.4 mg·g–1,对Se(Ⅵ)的吸附容量分别为7.6、8.5和9.2 mg·g–1。3种样品对Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的等温吸附数据均适合用Langmuir模型拟合(R2为0.966～0.996),其等温吸附模式主要属于均质性表面的单层吸附。

• 单位
  湖北民族大学