铁硫比对施氏矿物微观结构及吸附铬性能的影响

摘要：

施氏矿物是酸性矿山废水(AMD)中常见的铁羟基硫酸盐次生矿物,可通过类质同象置换对 AMD 中重(类)金属起到固载作用,但不同Fe-S比率的施氏矿物可能会呈现不同的表面性质和特征,进而影响着其在环境治理与修复中的应用.采用快速化学法结合硫酸钠调控合成制备不同Fe-S比率的施氏矿物,并通过XRD、BET、FTIR、SEM和TEM等表征手段探究了Fe-S比率对施氏矿物微观结构的影响,在此基础上探索施氏矿物对六价铬吸附的差异性能,并初步阐明施氏矿物吸附铬的作用机理及其影响规律.结果表明:所合成的 5 种施氏矿物Fe-S比率范围为 4.70-6.20,不同Fe-S比率的施氏矿物晶型无明显差异,但矿物中硫酸盐含量越高会导致矿物的结晶度增加,SEM和TEM表明矿物呈现堆叠的球状颗粒,表面有少量小颗粒毛刺,比表面积大小遵循Sch 1>Sch 5>Sch 2>Sch 4>Sch 3.批吸附实验结果表明在相同的实验条件下,Fe-S比率为5.32的施氏矿物对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,当pH为5.00和Cr的初始质量浓度为5 mg•L-1时,其去除率为85.6%.XRD结果显示Sch 1 的环境稳定性最差,反应后呈现向针铁矿转变的趋势,而其它施氏矿物反应后晶型基本不变.FTIR表征结果证明 CrO42-的吸附与结构 SO42-之间的相关性,揭示了施氏矿物对 Cr(Ⅵ)的吸附过程涉及 SO42-产生配位体交换的离子置换反应.因此,不同的Fe-S比率会影响施氏矿物的微观结构,适当的Fe-S比率(5.32)有利于施氏矿物对六价铬的吸附,另外应关注环境条件,防止施氏矿物失稳.研究结果可为环境中铬的治理及施氏矿物在环境修复领域中的应用提供理论依据和数据支撑.

关键词：施氏矿物、铬、Fe-S比率、吸附、微观结构

所属期刊栏目：32

分类号：X522(水体污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;广东省自然科学基金

在线出版日期：2023-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1478-1486