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自然界存在的天然铁锰矿物材料具有稳定的零点电荷,比表面积大、表面活性强,其对环境中重金属元素的吸附、固定,控制着它们在环境中的浓度、存在形态和化学行为,影响它们在环境体系间的迁移能力。因此,研究铁锰矿物的基本性能及对重金属的吸附特性,对天然矿物治理污染与修复环境具有重要作用。
本文运用实验室方法合成了矿物吸附剂α-FeO(OH)、β-FeO(OH)、δ-MnO<,2>,以CrO<,4><2->、pb<2+>、CO<2+>、Ni<2+>、Cd<2+>、Cu<2+>、Zn<2+>溶液为模拟污染物,对其进行吸附作用研究,考察了矿物吸附剂表面电荷、溶液pH值、吸附时间、共存离子、离子强度对吸附行为的影响,探讨了重金属离子在矿物材料吸附剂表面上的吸附特征。研究结果表明:
(1)重金属离子在吸附剂α-FeO(OH)、β-FeO(OH)、MnO<,2>上能较快的达到吸附平衡,实际应用时间120min基本可满足饮用水安全标准的处理要求。
(2)pH是控制吸附过程的主要因素,弱酸性环境中两种形式的FeO(OH)对Cr(Ⅵ)表现出很好的去除效果;pH>3时,δ-MnO<,2>对pb<2+>、CO<2+>、Ni<2+>、Cd2<2+>、Cu<2+>、Zn<2+>的去除率均达90﹪以上。对单一离子体系的吸附过程分别用Langmuir、Freundlich及:Henry吸附模型拟合并得出最大吸附容量分别为:α-FeO(OH)、β-FeO(OH)对Cr(Ⅵ)为50.25、42.02mg/g;4种方法制备的δ-MnO<,2>中,δ-MnO<,2>(由KMnO<,4>和MnCl<,2>制备)对Zn<2+>、Cd<2+>吸附容量优于其他3种方法,为60.98、97.09 mg/g,δ-MnO<,2>(由KMnO<,4>和MnSO<,4>制备)对Cu<2+>、pb<2+>、Ni<2+>、CO<2+>的吸附容量最高,为55.87、370.37、40.49、61.35 mg/g。
(3)α-FeO(OH)、β-FeO(oH)对Cr(Ⅵ),δ-MnO<,2>对Zn<2+>、Ni<2+>的吸附作用随溶液离子强度的升高而有所降低。水体中共存的Cl<->、SO<,4><2->、F<->对α-FeO(OH)、β-FeO(OH)吸附Cr(Ⅵ)基本没有影响,HCO<,3><->和H<,2>PO<,4><->可以显著干扰其对Cr(Ⅵ)的吸附作用,在本文实验条件下使得吸附率下降接近20﹪;δ-MnO<,2>(由Mn(NO<,3>)<,2>和KMnO<,4>制备)对重金属的吸附作用受K<+>、Na<+>、Ca<2+>、Mg<2+>影响较大。