自然界中广泛地存在着砷和铬元素,在水体当中,砷主要是以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式存在,而铬主要是以Cr(Ⅵ))和Cr(Ⅲ)的形式存在。As(Ⅲ)的毒性远大于As(Ⅴ),而Cr(Ⅵ))的毒性远大于Cr(Ⅲ)。砷和铬都具有很强的毒性和致癌性,这两者均被我国列入优先污染物的黑名单之中,需要优先监测和控制。铁(氢)氧化物在自然界中含量丰富,并且具有较高的比表面积和较多的表面活性位点,对水中污染物的迁移转化有着重要的影响。然而,铁(氢)氧化物很少以纯净物的形式存在,通常都会含有一些杂质。铝是地壳中含量第三丰富的元素,经常会出现在铁(氢)氧化物里。因此,铁(氢)氧化物里通常含有一定量的铝(氢)氧化物。本研究以毒性较强的As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))为研究对象,采用化学沉淀法制备出Fe-Al双金属氧化物和含Al水铁矿,利用这两种铁铝(氢)氧化物来处理As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))废水。通过批量实验法研究了铁铝摩尔比、溶液初始pH值等因素对实验结果的影响,借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积分析仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对反应前后样品的晶体结构、形貌、比表面积、孔隙结构、官能团种类、元素价态等进行表征。最后,分别提出了Fe-Al双金属氧化物去除As(Ⅲ)的机理以及含Al水铁矿同时去除As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))的机理。本研究得出的主要结论如下:(1)Fe-Al双金属氧化物是比表面积为223.9 m~2/g的介孔材料,可在较宽的pH范围内高效去除As(Ⅲ)。当Fe-Al双金属氧化物的投加量为3.0 g/L时,在3.0-11.0的pH范围内可以高效地去除As(Ⅲ),反应90 min,对10.0 mg/L的As(Ⅲ)去除率可以达到99%以上。在中性条件下,该Fe-Al双金属氧化物重复使用5次仍可很好地去除As(Ⅲ)。Fe-Al双金属氧化物对As(Ⅲ)的去除效果明显好于它们的单金属氧化物。(2)Fe-Al双金属氧化物去除As(Ⅲ)的机理可从3个方面进行解释:As(Ⅲ)和Fe-Al双金属氧化物表面上的-OH发生络合作用从而固定住As(Ⅲ);被固定住的As(Ⅲ)以及溶液中的As(Ⅲ)部分被溶解氧氧化成As(Ⅴ);最后是生成的As(Ⅴ)被吸附到Fe-Al双金属氧化物表面。(3)含Al水铁矿是一种弱晶型物质,比表面积大,可在酸性和中性的条件下快速去除As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))。随着Al含量从0增加到30 mol%,含Al水铁矿对As(Ⅲ)的吸附容量呈现下降趋势而对Cr(Ⅵ))的吸附容量呈上升趋势。随着pH值从3.0升到11.0,As(Ⅲ)的去除效果先提高后降低,而Cr(Ⅵ))的去除效果下降明显。As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))共同吸附到含Al水铁矿表面上后发生了氧化还原反应,生成As(Ⅴ)和Cr(Ⅲ)。(4)含Al水铁矿同时去除As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))的机理包括了共同吸附和氧化还原。As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ))可通过静电吸引和内球络合作用被吸附到含Al水铁矿表面上,而含Al水铁矿可作为电子穿梭体,有助于As原子上的电子转移到Cr原子上,使As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ),Cr(Ⅵ))被还原为Cr(Ⅲ),从而显著地降低它们的环境危害。