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亚铁离子的非生物氧化是自然界铁(羟基)氧化物形成的重要途径,但水环境中砷对该过程的影响却鲜有研究,并且生成的铁(羟基)氧化物通过何种方式固定砷也尚不清楚。本文模拟自然界近中性pH的水环境中含砷含铁体系发生氧化和水解反应的过程,采用XRD、FT-IR和TEM等手段,详细探讨了水环境中所形成的铁(羟基)氧化物的晶体结构、形貌以及形成机制,并对溶液中铁和砷的氧化和去除动力学进行分析,进而探究铁(羟基)氧化物对砷的固定机制。中性pH环境中,Lepidocrocite是Fe(Ⅱ)非生物氧化途径最易大量形成的铁(羟基)氧化物。在pH 6.0和7.0条件中会有少量的Goethite形成,而在pH 8.0条件下,会优先形成Magnetite。在As(Ⅴ)存在的体系中,pH 6.0条件下会导致结构致密的砷酸铁的形成;在pH 7.0条件下会倾向于形成带有空心结构铁(羟基)氧化物;而在pH 8.0条件下会有利于形成结构疏松的砷酸铁。As(Ⅲ)的存在可以抑制Goethite和Magnetite等铁(羟基)氧化物的形成,缩短Lepidocrocite的晶体长度,并且使铁(羟基)氧化物的形成较无As(Ⅲ)条件下变得更加缓慢。体系中的Fe(Ⅱ)发生的类芬顿反应可将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),而不同pH条件下形成的As(Ⅴ)其归宿不同。在pH 6.0条件下,形成的As(Ⅴ)与Fe(Ⅲ)逐渐发生共沉淀而形成砷酸铁;在pH 7.0与8.0条件下,形成的As(Ⅴ)主要吸附在所形成的Lepidocrocite表面。As(Ⅴ)和As(Ⅲ)影响铁(羟基)氧化物形成的原理在于体系中单体、二聚体、多聚体Fe(O,OH)6单元的形成速率与相对含量,以及As(Ⅴ)、As(Ⅲ)与Fe(O,OH)6单元彼此之间的竞争性结合。此外本文发现,Fe(Ⅱ)氧化絮凝过程对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)具有良好的去除效果。对于初始浓度为0.5 mmol·L-1的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)溶液,在As/Fe摩尔比为0.5条件下,其As(Ⅴ)和Astotal去除率分别可达到87.5%和82.4%。该工艺的关键点在于加入Fe(Ⅱ)前水环境的初始pH,最佳pH条件分别为9.0和11.0。本文的研究意义在于揭示近中性pH环境中砷对铁(羟基)氧化物形成影响的客观规律,研究砷存在下不同种类铁(羟基)氧化物形成的机理,同时将理论应用于实践,探索利用铁(羟基)氧化物的形成过程而高效去除水环境中砷的途径,为受砷污染的环境的保护与治理提供切实可行的解决方案。