论文部分内容阅读
砷是一种广泛分布的有毒元素,对人体和生物具有慢性毒性及致癌性。本文立足于新型环境矿物材料的研究开发与实际运用,寻求一种经济高效安全的脱砷材料,有针对性考查对环境矿物材料软锰矿在酸性水体中对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的氧化吸附效果,探讨软锰矿解吸的条件及机理,研究软锰矿脱砷特性与机理。研究结果表明:软锰矿在酸性条件下对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)均表现出较强的吸附能力。在pH=2时,1 mg/L As(Ⅴ)吸附容量为3.77 mg/g,0.5 mg/L As(Ⅴ)与0.5 mg/L As(Ⅴ)复合砷液吸附容量为3.19 mg/g,As(Ⅲ)吸附容量9.55 mg/g。As(Ⅲ)的吸附容量主要是由软锰矿的氧化作用产生,其真实吸附容量为2.42 mg/g。软锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附时,可分为初始表面吸附阶段与随后内部扩散两个阶段。在开始阶段快速吸附,随后逐渐缓慢达到平衡。软锰矿对于酸性条件下As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的氧化吸附作用可以采用Langmuir方程式进行拟合,相关系数r2>0.99,其吸附接近于单分子层描述的化学吸附。温度对软锰矿的吸附的影响相对较小,298K时砷的吸附量最大,高于或低于298 K,吸附量均会降低。软锰矿粒径的改变对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附效果影响不大,粒径为40目时砷的吸附量最大,大于或低于40目,吸附量均会降低。共存离子对软锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附效果有一定的影响,CO32-、SiO32-、PO43-,Ac-、F-等弱碱性离子对As(Ⅲ)的去除有负效应;除了Fe3+外共存离子的存在对As(Ⅴ)吸附效果产生正效应。软锰矿的最佳解吸条件为:解吸液选择500 mL 1 mol/L的NaOH溶液。吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的软锰矿都可以进行解吸,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的解吸速率常数分别为0.03975 mg.g-1.min-1和0.04774 mg.g-1.min-1,As(Ⅲ)的解吸速率比As(Ⅴ)小,解吸60 min就达到的砷的解吸平衡。软锰矿的再生测试证明软锰矿具有解吸后重复利用的可行性。