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砷污染是亟待解决的全球性环境问题之一,受到研究者的广泛关注。吸附法因其操作简便、高效、经济等优点,已逐步成为砷污染处理中的主要技术之一。在众多吸附材料中,铁锰氧化物(FeMnOx)具有高效的吸附除砷性能,然而共沉淀法制备的铁锰氧化物由于颗粒细、易团聚、难分离、缺乏良好的孔洞结构等缺点限制了其在实际砷污染治理中的工程应用。本论文采用比表面积大、水热稳定性高的介孔氧化硅(SBA-15介孔分子筛)作为载体负载铁锰氧化物,制备出铁锰氧化物介孔氧化硅复合材料FeMnOx/SBA-15,并通过中低温煅烧处理进一步稳定和优化铁锰氧化物的形态,有效提高了其对砷的吸附能力和分离效果。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、X光电子能谱表征(XPS)等分析手段,对制备的FeMnOx/SBA-15复合材料进行了形貌结构、分散效果、化学组成的分析,发现FeMnOx/SBA-15复合材料中铁锰氧化物颗粒的分散性良好,均匀分布于SBA-15表面。在选取的350 ℃煅烧条件下,体系中的锰元素始终以MnO2非晶质形态负载在材料的表面,而铁氧化物中大部分为对砷具有高效吸附性能的无定形态,少部分为α-Fe2O3结晶态。在该煅烧温度下,制备所得的复合材料稳定性好,机械强度高,具有较高的比表面积(596m2 g-1),且孔径大,反应活性位多,其理化特征为砷的吸附奠定了良好的基础。在筛选最优FeMnOx负载率、铁锰摩尔比的实验中发现,当FeMnOx的负载率为45%,nFe:nMn = 3:1时,复合材料具有优越的吸附性能,在初始砷浓度为7.0 mg L-1的条件下,对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附容量分别高达61.29 mg g-1和67.68 mg g-1(以 FeMnOx 计)。吸附等温线拟合结果表明,Freundulich模型能够较好地描述吸附材料FeMnOx/SBA-15对As(Ⅲ)的吸附行为,而对As(Ⅴ)的吸附则采用Langmuir等温模型进行拟合更为合适。复合材料FeMnOx/SBA-15对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附在反应开始的2h内急速增长,后逐渐减缓并于12小时内达到平衡,其过程均符合准二级动力学方程(R2=0.9997和0.9993)。经过煅烧处理后,材料稳定性良好,FeMnOx/SBA-15中铁、锰在酸性环境下溶出量显著降低。考察共存离子和天然有机物对FeMnOx/SBA-15除砷效果的影响时发现,SO42-、HA的存在和离子强度的改变对材料除砷效率几乎无影响,而PO43-对砷的去除具有明显的抑制作用。此外,材料还具备优良的重复利用性和再生性能,为吸附剂的工程应用奠定了良好的基础。通过对比材料中铁/锰元素所呈价态、形态及其对应的除砷性能发现,中低温煅烧处理后的材料具有较大的比表面积和优越的砷吸附效果,而随着煅烧温度的升高,复合材料中铁氧化物结晶态结构愈发明显,材料比表面积减小,除砷效果相应下降。从考察体系中铁锰氧化作用的实验可得,体系中的MnO2可以将As(Ⅲ)氧化为As(V),无定形态的铁氧化物对As(V)的去除具有至关重要的作用,而SBA-15对水中砷几乎无去除效果,主要起到分散铁锰氧化物的功能。通过测定材料吸附As(V)前后的pHpzc证实了 As(V)可以通过配位体交换,取代在FeMnOx/SBA-15表面的羟基基团,形成带负电荷的内层络合物,属于内层专性吸附。此外,利用表面络合模型拟合描述不同pH值条件下As(V)的吸附形态的变化过程,并推断了实验设定环境条件中砷在吸附剂表面的主要吸附形态。