不同{021}/{110}晶面暴露比针铁矿对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^*

来源：环境科学研究, 2023, 36(06): 1166-1177.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.17

• 针铁矿
• 晶面
• 络合物
• 吸附
• 砷污染

为探究针铁矿不同晶面对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.(2)As(Ⅴ)在针铁矿表面的吸附更符合Freundlich等温吸附模型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；经比表面积归一化后，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.(3)pH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p H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.

• 单位
  土木工程学院; 江南大学