摘要：天然錳砂是一種廉價(jià)、高效的水處理用材料,但尚未用于水中砷的去除。實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)時(shí)間、砷形態(tài)、初始砷濃度、溫度、溶液初始pH對(duì)吸附過(guò)程的影響。結(jié)果表明,天然錳砂對(duì)As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃時(shí),固液比為10 g/L的條件下,天然錳砂對(duì)初始濃度為5.0 mg/L的砷溶液吸附過(guò)程經(jīng)72 h基本達(dá)到平衡,平衡時(shí)對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分別達(dá)到94.5%和85.9%。吸附過(guò)程符合Lagergren準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和假二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。相比之下,假二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合程度更高。對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃時(shí)的吸附量均大于25℃時(shí)。不同溫度下,天然錳砂對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附過(guò)程更符合Freundlich等溫吸附模型。在溶液初始pH為3~10范圍內(nèi),錳砂對(duì)砷的吸附能力受pH的影響較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,天然錳砂是一種具有實(shí)際應(yīng)用潛力的除砷材料。
天然過(guò)程所致的原生高砷地下水是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題之一。長(zhǎng)期飲用高砷地下水會(huì)引起皮膚癌、腎癌、肺癌等嚴(yán)重疾病。實(shí)際水環(huán)境中砷的主要形態(tài)是無(wú)機(jī)砷As(Ⅲ)和As(Ⅴ)并且前者的毒性更大，約為后者的60倍。然而，通常情況下高砷地下水中砷以As(Ⅲ)為主，其含量可占總砷的96%。
吸附法是一種常用的除砷方法。常見(jiàn)的吸附劑，如鐵鋁氧化物、活性炭、功能樹(shù)脂等，其表面因存在有正電荷，對(duì)以非離子形態(tài)存在的As(Ⅲ)缺少靜電引力而吸附效果不佳。針對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)兼?zhèn)溲趸c吸附功能的除砷材料成為本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。不少新型吸附劑已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如鐵錳復(fù)合氧化物、鈦改性錳礦、納米二氧化鈦、改性菱鐵礦等。然而，這些吸附劑都存在技術(shù)過(guò)程復(fù)雜、工藝成本過(guò)高等問(wèn)題，對(duì)實(shí)際應(yīng)用造成一定限制。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
錳砂是一種常見(jiàn)的用于水處理的天然礦物材料，被廣泛地應(yīng)用于去除水中鐵、錳。天然錳砂來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，以錳、鐵為主要成分，在單位體積內(nèi)具有較大的表面積，同時(shí)具有很好的氧化催化作用，這些特征十分符合去除水中砷的要求。本文在不對(duì)天然錳砂做任何人工處理的條件下，研究其對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能，以期獲得能同時(shí)有效去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的廉價(jià)吸附劑，并對(duì)后續(xù)的深入研究和實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和可靠數(shù)據(jù)支撐。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1材料與試劑
HZ-280恒溫振蕩培養(yǎng)箱、賽多利斯分析天平、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀超純水機(jī)、比表面及孔結(jié)構(gòu)分析儀、PH測(cè)定儀等。
實(shí)驗(yàn)用天然錳砂的XRD測(cè)試結(jié)果顯示，該材料的主要礦物成分有'石英、方鐵錳礦、黑鐵錳礦、黑鋅錳礦、針鐵礦、斜方鈣沸石等。
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