以同步辐射X射线解析Sb(Ⅲ)及Sb(Ⅴ)在铁氧磁体尖晶石的吸附行为

作者：涂耀仁; 蒲雅丽; 詹丁山; 洪郁翔; 段艳平

来源：环境化学, 2018, 37(12): 2603-2612.

DOI：10.7524/j.issn.0254-6108.2018050802

• 铁氧磁体
• 锑吸附
• 锑的K-edge近边缘结构
• 氧的K-edge近边缘结构
• 延伸X射线吸收精细结构

Sb对环境和人体有严重的危害性,有必要发现一些新型材料,能够快速且高效地去除水体中的Sb并将高毒性的Sb(Ⅲ)有效的氧化成较低毒性的Sb(Ⅴ).本研究选取数种尖晶石型铁氧磁体,分别对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附性能进行测试,除进行关键影响参数的研究外,更以X射线近边缘结构(XANES)解析Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附在铁氧磁体上的氧化状态及电子结构,以探求Sb在尖晶石型铁氧磁体的关键去除机制.研究结果显示,铁氧磁体可快速、高效地去除溶液中的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),相较于Fe3O4,ZnFe2O4具较佳的去除效果,且Sb(Ⅲ)吸附性能普遍优于Sb(Ⅴ).与Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)标准样品进行比对后发现,ZnFe2O4在吸附Sb(Ⅲ)后,将Sb(Ⅲ)氧化成的Sb(Ⅴ).氧的K边近边缘结构图谱显示,Fe3O4(Sb(Ⅲ))与ZnFe2O4(Sb(Ⅲ))在531.7eⅤ有明显的Sb(Ⅲ)—O特征峰,且ZnFe2O4(Sb(Ⅲ))存在较弱的Sb(Ⅲ)—O特征峰强度,表明ZnFe2O4在吸附了Sb(Ⅲ)之后,成功地将部分的Sb(Ⅲ)氧化成Sb(Ⅴ),故Sb(Ⅲ)—O特征峰强度有明显被减弱的趋势,此结果与锑的K-edge近边缘结构图谱结论是一致的,直接证明了ZnFe2O4不仅具备吸附Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的能力,也具备将Sb(Ⅲ)氧化成Sb(Ⅴ)之特性.此外,比较Sb、Fe、Zn的EXAFS图谱发现,无论是k-space或R-space均不相似,证明Sb并没有取代Zn或Fe的任何位置,表明在铁氧磁体吸附Sb的过程中,仅发生单纯的物理性吸附,此与动力学实验结果一致.

• 单位
  上海师范大学