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摘要
砷污染地下水和废水严重影响人体健康和生态环境，开发新型砷污染水体的修复材料具有重要意义。含铁锰矿来源广，具有较高的砷吸附容量和氧化特性，常用于吸附去除水体砷污染。但是，天然铁锰矿成分复杂，杂质含量多，对砷的吸附容量小，通常需要改性以提高其除砷性能。以不同铁锰含量比例的天然锰矿为材料，研究了水合肼改性法提高天然铁锰矿砷吸附容量的效果，采用批处理法研究了影响改性铁锰矿吸附砷的过程和影响因子，并结合XPS和FTIR等光谱学手段探究改性天然铁锰矿对As(Ⅲ)的去除机制。结果表明，两种不同铁锰比例的改性天然铁锰矿对砷的吸附容量分别为30.9 mg·g-1和12 mg·g-1，远高于未改性的材料。改性后的材料对As(Ⅲ)的吸附过程符合二级动力学模型，等温吸附曲线符合Freundlich模型。影响因子结果表明，共存离子PO43-、SiO32-、CO32-对不同铁锰比改性材料去除As(Ⅲ)均有抑制作用。4种材料的pHpzc均小于6。pH为1～9时，2种改性含铁锰矿As去除率在94%以上，而pH>9时，材料对砷的去除率显著降低。FT-IR分析发现，改性后材料的H—O—H和Mn—O特征峰增宽增强，谱线变得平滑，表明改性后材料表面部分杂质被溶解去除，暴露出更多的活性位点。XPS分析发现，改性后材料吸附As(Ⅲ)后低价态锰含量增加，而Fe2+、Fe3+所占百分含量变化不大，说明不同铁锰比改性材料在吸附As(Ⅲ)过程中Mn将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),Fe主要参与吸附反应。以上研究结果可为水体砷污染修复技术的开发提供参考。
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