砷磷在鐵錳-鋁錳復(fù)合氧化物表面的同步吸附特性及競爭作用規(guī)律.pdf

1、水體中的砷污染對(duì)人類健康有著巨大的危害。近年來，許多學(xué)者致力于研究新型高效吸附劑來去除水中的砷，而磷對(duì)砷去除的干擾是一項(xiàng)普遍遇到的難題。為強(qiáng)化磷存在條件下砷的去除效果，采用前期研制的鐵錳(FMBO)和鋁錳(AMBO)復(fù)合氧化物作為吸附材料，采用吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、pH影響實(shí)驗(yàn)和吸附次序影響實(shí)驗(yàn)研究了砷磷同步吸附特性和競爭作用規(guī)律;通過對(duì)吸附劑反應(yīng)前后的表面形態(tài)分析，初步揭示了砷、磷在“氧化/吸附”微界面上的競爭作用機(jī)制，取得的主要結(jié)論如下:

2、
　　1.Power模型和Elovich模型都能很好地描述FMBO和AMBO同步去除As(Ⅲ)&P和As(Ⅴ)&P時(shí)的吸附動(dòng)力學(xué)特征;，在復(fù)合污染條件下As(Ⅲ)/As(Ⅴ)和P的吸附過程都包括溶質(zhì)在液相和固液界面的擴(kuò)散、溶質(zhì)與吸附劑表面不同吸附能的活性位點(diǎn)的結(jié)合以及電子轉(zhuǎn)移和電子共用等作用，反應(yīng)過程中較大的體系活化能變化說明發(fā)生了活化—去活化作用。
　　2.FMBO中Mn含量降低有利于提升吸附劑對(duì)As(Ⅲ)&P和As(Ⅴ)

3、&P的吸附，而AMBO中Mn含量需要選取一個(gè)最佳值才能促進(jìn)其對(duì)As(Ⅲ)&P和As(Ⅴ)&P的吸附。相較于AMBO，F(xiàn)MBO中MnO2具有更強(qiáng)的氧化活性，可更有效地將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ)后吸附。
　　3.溶液酸堿度的變化對(duì)FMBO和AMBO吸附As(Ⅴ)的影響較As(Ⅲ)大，整體表現(xiàn)為pH值升高會(huì)導(dǎo)致As(Ⅴ)、As(Ⅲ)去除效果下降。同步去除As(Ⅲ)&P時(shí)，F(xiàn)MBO對(duì)As(Ⅲ)和P的吸附量均高于AMBO;同步吸附As(Ⅴ

4、)&P時(shí)，F(xiàn)MBO對(duì)As(Ⅴ)的吸附能力較AMBO強(qiáng)，而P吸附量則低于AMBO。
　　4.在不同pH條件下，后加入的As或P都會(huì)將之前吸附在材料表面的離子置換出來，總體表現(xiàn)為P對(duì)As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的置換能力弱于As(Ⅲ)/As(Ⅴ)對(duì)P的置換能力。由于對(duì)As(Ⅲ)的吸附過程還包括氧化反應(yīng)作用（可在材料表面生成大量孔隙并暴露更多活性位點(diǎn)），而As(Ⅴ)的吸附只受羥基結(jié)合和靜電引力作用，故As(Ⅴ)使P置換后的損失率高于As(Ⅲ)

5、。此外，AMBO分步吸附As(Ⅲ)/P時(shí)對(duì)二者的置換率均大于相同Mn含量的FMBO，而分步吸附As(Ⅴ)/P時(shí)則表現(xiàn)為FMBO表面的As(Ⅴ)/P更易被置換。
　　5.掃描電鏡結(jié)果顯示FMBO和AMBO均由很多微小顆粒聚集而成，其表面粗糙且孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附前材料表面均不同程度地分布著Fe/Al、Mn和O元素，紅外光譜圖則顯示吸附劑表面分布著大量的羥基。吸附后表面羥基振動(dòng)及對(duì)應(yīng)元素譜圖的出現(xiàn)均證明了As/P成功吸附到材料表面。

6、r>　　6.FMBO和AMBO同步吸附或先后吸附As(Ⅲ)/P時(shí)，XPS結(jié)果顯示As-O和P-O相對(duì)含量均發(fā)生了變化，證明As(Ⅲ)與P發(fā)生了競爭吸附，且后加入的離子都會(huì)將已被吸附上的前者置換出來一部分。從As3d峰中As(Ⅴ)/As(Ⅲ)的形態(tài)分布分析可知，P置換的As主要為As(Ⅲ)。吸附As(Ⅴ)/P時(shí)，吸附劑中的As相對(duì)比例都較吸附As(Ⅲ)/P時(shí)低，說明As(Ⅲ)與P爭奪吸附位點(diǎn)的能力強(qiáng)于As(Ⅴ)。此外，吸附As(Ⅴ)/P時(shí)