磷是生态系统中所有生物必需的养分元素,但也是导致湖泊富营养化的主要因子;而铬被认为是危害最严重的重金属污染物之一。如何有效的处理环境中的磷和铬是一个比较棘手的难题。吸附法因其设备简单、操作容易和成本低廉,可用作治理环境中磷和铬的有效方法。水铁矿具有极大的比表面积大和很强的表面活性,但能否作为吸附剂用于环境中污染物的去除或作为养分载体用于农业生产中?相关研究不多。本文研究合成水铁矿对模拟环境中的磷和铬(Ⅵ)吸附特征,同时探讨了将水铁矿应用到叶面肥中的可行性。取得如下主要结果:1、在实验室条件下,以Fe(NO3)3和KOH为原料人工合成了铁氧化物。经X-射线衍射(XRD)、透射电镜(SEM)和扫描电镜(TEM)技术检测手段及比表面积测定等进行结果表征,鉴定该合成矿物为无定形的2线水铁矿纳米颗粒,比表面积 540.2 m2/g。2.水铁矿对磷和铬(Ⅵ)都有良好的吸附效果。水铁矿对磷的吸附在24 h时达到平衡,此时最大吸附量达到8.3 mg/g;水铁矿吸对铬(Ⅵ)吸附在2h达到平衡,最大吸附量达到9.72 mg/g。由于吸附剂水铁矿表面吸附活性位点有限,对磷和铬(Ⅵ)的吸附均具有饱和性,所以当水铁矿吸附达到饱和后,水铁矿将达到最大吸附量。3、水铁矿对磷和铬(Ⅵ)的吸附作用均受溶液pH的影响。随着溶液pH的升高水铁矿对磷和铬(Ⅵ)的吸附量都逐渐下降,且强酸性溶液有利于磷和铬(Ⅵ)吸附反应的发生,此时水铁矿对磷和铬(Ⅵ)的吸附量明显大于中性或碱性条件下的吸附量。同时,水铁矿吸附铬(Ⅵ)明显受离子强度的影响,随着离子强度的增大其吸附量逐渐减小,其最佳离子强度在0.01-0.02 mol/L之间。4、水铁矿对水溶液中磷的吸附动态变化符合准二级动力学方程(R2>0.99),吸附热力学特征符合Freundlich模型(R2=0.9926)。表明水铁矿吸附磷过程不限于单分子层吸附。此外,吸附后样品分析表明,磷在水铁矿上的吸附以表面吸附为主。5、水铁矿对水溶液中铬(Ⅵ)的吸附动态变化符合准二级动力学方程(R2>0.9997),吸附热力学特征符合Freundlich模型(R2=0.9941)。表明水铁矿吸附铬(Ⅵ)过程是通过被吸附物与吸附剂之间共享或电子交换实现的化学吸附。6、田间试验表明,在减施化肥20%的条件下,在分蘖期、返青期、拔节期、孕穗期和灌浆期各喷施一次由水铁矿和三种有机配体(多肽、多元醇或山梨醣醇)分别与硫酸锌配制的微量元素Zn叶面肥均能显著提高小麦的产量和地上部干重。综上所述,水铁矿能够作为吸附剂用于环境中污染物如磷和铬的去除或作为养分载体用于农业生产中。