磷酸盐对硫化亚铁(FeS)吸附Sb(Ⅲ)的影响机理研究

还原环境(如湖泊、海洋沉积物)中,FeS是重金属的重要载体。在富营养化过程中,磷酸盐可能对重金属在FeS上的吸附行为产生重要影响。本文通过不同pH、磷酸盐浓度的批次试验,结合X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电子电镜-能谱仪(TEM-EDS)固体分析手段,进行磷酸盐对FeS吸附Sb(Ⅲ)的影响研究。结果表明:酸性和中性条件下,磷酸盐会与FeS溶解释放的Fe(Ⅱ)反应生成磷酸亚铁沉淀,促进FeS溶解,同时释放出更多的H₂S(aq)/HS^-与Sb(Ⅲ)结合形成Sb₂S₃沉淀,从而促进溶液中Sb(Ⅲ)的吸附。碱性条件下,FeS对Sb(Ⅲ)只有吸附作用,而磷酸盐会占据FeS表面部分的吸附位点,与Sb(Ⅲ)形成竞争关系,进而抑制溶液中Sb(Ⅲ)的吸附。     

磷酸盐对硫化亚铁(FeS)吸附Sb (Ⅲ)的影响机理研究

还原环境（如湖泊、海洋沉积物）中，FeS是重金属的重要载体。在富营养化过程中，磷酸盐可能对重金属在FeS上的吸附行为产生重要影响。本文通过不同pH、磷酸盐浓度的批次试验，结合X射线衍射仪（XRD）和场发射透射电子电镜-能谱仪（TEM-EDS）固体分析手段，进行磷酸盐对FeS吸附Sb （Ⅲ）的影响研究。结果表明：酸性和中性条件下，磷酸盐会与FeS溶解释放的Fe （Ⅱ）反应生成磷酸亚铁沉淀，促进FeS溶解，同时释放出更多的H₂S （aq）/HS^-与Sb （Ⅲ）结合形成Sb₂S₃沉淀，从而促进溶液中Sb （Ⅲ）的吸附。碱性条件下，FeS对Sb （Ⅲ）只有吸附作用，而磷酸盐会占据FeS表面部分的吸附位点，与Sb （Ⅲ）形成竞争关系，进而抑制溶液中Sb （Ⅲ）的吸附。     

壳聚糖改性纳米FeS除锑性能研究

以氯化亚铁(FeCl_2·4H_2O)和硫化钠(Na_2S·9H_2O)为原料,经化学共沉淀法合成纳米FeS,并用壳聚糖对纳米FeS进行表面改性处理,研究了壳聚糖用量对FeS-CTS粒径、Zeta电位和稳定性的影响,以及溶液pH、吸附时间、Sb(V)初始浓度和共存阴离子等因素对FeS-30%CTS吸附Sb(V)效果的影响。结果发现:壳聚糖用量为30%时的纳米FeS分散性较好,满足纳米吸附材料原位处理地下水需要的迁移性要求;pH对FeS-30%CTS吸附水中Sb(V)的过程影响较小,共存阴离子中PO~(3-)_4 对吸附过程影响最明显;FeS-CTS吸附Sb(V)的过程符合拟二级吸附动力学模型,属于化学吸附过程,同时符合Freundlich等温线,属于多分子层吸附。     

微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的生物吸附特征

为去除锑矿山废水中Sb(Ⅲ)污染,采用静态吸附试验,调查了湖泊水华主要藻种——微囊藻(Microcystis)对Sb(Ⅲ)的生物吸附特征及机理,并推断其反应方程式.结果表明:微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附作用受生物量、pH、离子强度和吸附时间影响.最佳微囊藻吸附剂投加量为0.50 g,pH为4.0,吸附时间为60 min,室温条件,此时Sb(Ⅲ)的吸附量最大,为5.67 mg/g;微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附速率非常快,遵循假二级动力学模型;pH对Sb(Ⅲ)吸附的影响与Sb形态以及吸附剂表面官能团质子化作用密切相关.阳离子(Na+和Ca2+)对Sb(Ⅲ)生物吸附效率的抑制作用随离子强度增加而加强,阴离子(NO₃-、Cl-和SO₄2-)未对其吸附产生影响.研究显示,微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的生物吸附以化学吸附为主.羧基和羟基为主要吸附位点,通过表面络合作用与Sb(OH)₃相结合形成内源络合物.      

天然黄铁矿吸附去除水中Sb(Ⅴ):性能与机制

比较了3种铁矿石(黄铁矿、赤铁矿和磁铁矿)对于五价锑[Sb(Ⅴ)]的吸附效果,选用效果最好的黄铁矿作为Sb(Ⅴ)的吸附剂,考察了黄铁矿粒径、投加量和pH对吸附效果的影响.结果表明,当Sb(Ⅴ)初始浓度在90～100μg·L~(-1)时,黄铁矿粒径200M(过200目筛,0.074 mm)、投加量1 g·L~(-1)和pH=7时吸附效果最好,对Sb(Ⅴ)的去除率在80%以上;离子竞争实验结果表明,PO_4~(3-)对吸附Sb(Ⅴ)有抑制作用,而SO_4~(2-)和CO_3~(2-)对吸附Sb(Ⅴ)无明显不利影响,这可能是因为PO_4~(3-)会与Sb(Ⅴ)竞争黄铁矿表面的活性配位吸附点;准二级动力学模型和Langmuir模型能更好地模拟吸附过程,表明吸附过程是单层吸附行为,主要作用是化学吸附;红外分析表明黄铁矿对Sb(Ⅴ)的去除过程是配位离子交换反应; EDS与XPS数据证实锑被吸附到黄铁矿表面,并且没有被还原成毒性更高的三价锑[Sb(Ⅲ)].     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb(Ⅴ)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb(V)在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明:Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb(Ⅴ)的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R~2≥0. 988。荒地土对Sb(Ⅴ)的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2. 9±0. 2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb(Ⅴ)的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb(V)的主要因素。有机质对土壤吸附Sb(Ⅴ)有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb(Ⅴ)初始浓度低的条件下;而在Sb(Ⅴ)初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb(Ⅴ)的影响不明显。土壤吸附Sb(Ⅴ)的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低(0. 01 mmol/L)的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb(V)的动态曲线;初始浓度高(2 mmol/L)的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb(V)的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb(V)的过程。     

铁铜双金属氧化物对Sb(Ⅲ)的吸附再生及影响因素

将铁盐与铜盐在碱性条件下共沉淀后,经低温干燥制备了铁铜双金属氧化物。考察投加量、初始浓度、共存阴离子对铁铜双金属氧化物吸附Sb(Ⅲ)性能的影响,并对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统的研究。结果表明:吸附在24 h后达到平衡,在p H为5.0,温度为25℃,0.03 g铁铜双金属氧化物对40 mg/L Sb(Ⅲ)的去除率为81.30%,去除能力达到108.41 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,反应的吉布斯自由能ΔG0,为自发反应。机理分析表明铁铜双金属氧化物去除溶液中Sb(Ⅲ)主要以物理吸附为主,吸附剂经过4次吸附、解析再生后,对Sb(Ⅲ)去除效果不错。     

硫酸盐还原菌去除流动废水中锑的研究

硫酸盐还原菌(SRB)通过代谢作用将废水中的SO_4~(2-)还原为H_2S,H_2S将Sb(Ⅴ)还原为Sb(Ⅲ),Sb(Ⅲ)再与多余的H_2S反应生成硫化锑沉淀,从而达到去除废水中锑的目的。本实验研究SRB在连续流动状态下对废水中锑的去除情况。在含锑废水处理过程中,加入活性炭形成生物膜,水力停留时间控制在33h,并通过测定物理化学变量p H、Eh、OD、SO_4~(2-)、H_2S、HCO_3~-、Sb(V)和Sb(Ⅲ)随时间的变化来确定去除效果。结果表明,在连续流动状态下,SRB可以较好的去除废水中的锑,且10 d后含锑废水的去除率达到95.2%。     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb (V)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb（V）在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明：Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb（Ⅴ）的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R²0.988。荒地土对Sb（Ⅴ）的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2.9±0.2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb（Ⅴ）的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb（V）的主要因素。有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb（Ⅴ）初始浓度低的条件下;而在Sb（Ⅴ）初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）的影响不明显。土壤吸附Sb（Ⅴ）的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低（0.01 mmol/L）的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb（V）的动态曲线;初始浓度高（2 mmol/L）的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb（V）的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb（V）的过程。     

还原氧化石墨烯支撑纳米零价铁对含Sb(Ⅲ)废水的处理

针对含重金属Sb(III)废水处理问题,采用液相还原法制备出高效的还原氧化石墨烯负载纳米零价铁(nZVI/rGO)复合吸附材料,并采用多种技术手段对所制备的nZVI/rGO复合材料进行表征.同时,复合材料中nZVI的负载量、吸附剂投加量、初始pH值以及反应温度等因素对废水中Sb(Ⅲ)吸附去除效果的影响被全面考察,并进一步对吸附过程进行吸附等温线和吸附动力学拟合.结果表明,在25℃,pH为3.0时,当nZVI负载量为70wt%,nZVI/rGO投加量为0.5g/L时,Sb(Ⅲ)的去除率最高,140min内可达99.7%.该吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型,因此nZVI/rGO被证实是一种高效的Sb(III)吸附材料.     

铁锰复合氧化物吸附去除五价锑性能研究

对比研究了铁锰复合氧化物(FMBO)、羟基氧化铁(FeOOH)和二氧化锰(MnO₂)吸附去除五价锑(Sb(V))的性能.结果表明FMBO对Sb(V)具有很好的吸附性能,在pH=5.0的条件下,最大吸附容量达到1.05 mmol·g^-1,略高于FeOOH (0.82 mmol·g^-1)及远高于MnO₂ (0.43 mmol·g^-1);采用Freundlich模型可以很好地描述Sb(V)在FMBO的吸附行为(R² = 0.98).就吸附动力学而言,假二级动力学可很好地描述Sb(V)在FMBO (R² = 0.93)和MnO₂表面的吸附过程(R² = 0.96),而Sb(V)在FeOOH表面的吸附过程可用Elovich模型拟合 (R² = 0.94).Sb(V)的吸附量随着pH值的升高而降低;磷酸盐显著抑制了Sb(V)的吸附,而硫酸盐和碳酸盐影响不大.提高体系离子强度可促进Sb(V)在FMBO表面的吸附,推断Sb(V)在FMBO表面形成内层络合物后被吸附去除.     

白玉凤尾蕨与印度芥菜对不同形态锑的富集与转化特征

以白玉凤尾蕨和印度芥菜为实验材料,采用温室水培方法研究两种植物在人工添加不同形态(三价无机锑、五价无机锑和三甲基锑)与不同水平锑(白玉凤尾蕨为30和50 mg·L-1,印度芥菜为5和20 mg·L-1)处理条件下的生长状况.以不加锑处理作为对照,同时分析锑在两种植物不同部位的富集与形态转化.结果表明,白玉凤尾蕨与印度芥菜对3种形态的锑均可出现显著的吸收富集,白玉凤尾蕨地上部和根部锑含量最高分别达到816 mg·kg-1和6065 mg·kg-1,印度芥菜地上部和根部锑含量最高分别达到322 mg·kg-1和2663 mg·kg-1;两种植物对不同形态锑的富集能力均为三价锑(Sb(Ⅲ))五价锑(Sb(Ⅴ))甲基锑(TMSb),且主要富集于根部.Sb(Ⅴ)处理下,白玉凤尾蕨与印度芥菜地上部80%以上转化为Sb(Ⅲ),反映两种植物均具有很强的将Sb(Ⅴ)转化为Sb(Ⅲ)的能力;Sb(Ⅲ)处理下,白玉凤尾蕨与印度芥菜对Sb(Ⅲ)的转化较少,地上部与根部只有不到5%的Sb(Ⅲ)转化为Sb(Ⅴ);白玉凤尾蕨可直接吸收TMSb,并有31%~46%被转化为无机的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),而印度芥菜则100%将TMSb转化为无机的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ).植物对有机锑直接吸收转运并将其转化为三价锑的能力可能是植物对锑富集的重要机制.     

微囊藻对锑(V)生物吸附作用研究

以富营养化湖泊水华暴发的主要藻种-微囊藻干物质作为生物吸附剂,考察不同生物量、初始pH值、吸附时间等因素对废水中锑（V）生物去除作用的影响,探讨微囊藻对Sb（V）的生物吸附性能;通过zeta电位和红外光谱技术揭示其吸附机理,并推断其反应方程式.结果表明：在室温条件下,吸附剂用量为0.5g：20mL,pH值为2.0,时间为1h时,Sb（V）的生物吸附达到最大容量为5.84mg/g（以干重计）,吸附等温线符合Langmuir等温方程（R²=0.993）,生物吸附动力学过程遵循假二级动力学模型（R²=0.994）.在pH值2.0~9.0范围内,其生物吸附效率随pH值增加逐渐下降.Zeta电位和ATR-IR光谱结果表明微囊藻细胞壁表面的氨基、羧基和羟基为Sb（V）的主要吸附位点,其中质子化的氨基通过静电吸引作用结合Sb（V）,羧基和羟基则通过表面络合作用与Sb（V）结合形成内源络合物.     

不同来源腐殖酸对三价锑的光氧化作用及影响因素

三价锑是有毒金属锑生物地球化学循环中的不稳定还原态,其在腐殖酸体系中的光氧化过程可能是水体环境中Sb（Ⅲ）转化的重要途径.通过室内模拟实验,探讨了光照条件下不同来源腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化反应特征,并考察腐殖酸浓度、Sb（Ⅲ）初始浓度、溶液pH值、环境中普遍存在的阴阳离子等环境因素对光氧化作用的影响.结果表明：Sb（Ⅲ）在腐殖酸溶液中的光化学反应过程符合准一级动力学规律.反应体系中腐殖酸浓度的升高有利于促进Sb（Ⅲ）的光氧化作用,而Sb（Ⅲ）初始浓度增加则抑制其光氧化作用,Sb（Ⅲ）的光氧化速率常数随溶液pH值的升高而逐渐增大,褐煤来源腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化速率常数高于土壤来源腐殖酸.水环境中NO₃^-的存在促进了腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化作用,而Cl^-、SO₄^2-和Na⁺未对Sb（Ⅲ）的光氧化作用产生显著影响.羟基和超氧自由基是Sb（Ⅲ）光氧化反应中的主要活性基团,其中在酸性条件下,羟基自由基对Sb（Ⅲ）的光氧化反应起主导作用,而在中性和碱性条件下超氧自由基起主要作用.     

石英砂负载氧化铁的表征及其除锑吸附性能研究

通过SEM/EDAX以及Nova-1000表面分析仪对石英砂负载的氧化铁颗粒进行了表征,发现负载氧化铁的粒径为200 nm左右,其表面孔径及孔隙率分别为2×10-9～9×10-9m及0.11%,负载氧化铁的石英砂的比表面积为原砂的5倍.考察了石英砂负载氧化铁(IOCS)在不同的实验条件下(吸附时间,pH值,温度等)对水溶液中锑的去除效果,在pH为3～9范围内,其去除率均超过了98%.吸附动力学及吸附等温线实验数据分别符合二级反应动力学模型及Langmuir等温吸附模型.热动力学实验结果进一步表明:IOCS吸附锑的过程是自发的、吸热的化学吸附反应.     

锑(Ⅲ)在合成性δ态-MnO2表面的氧化机理

研究了锑(Ⅲ)在合成性δ态-二氧化锰表面之间发生的氧化反应动力学过程，当pH=5．4时，锑(Ⅲ)的吸附和氧化速率很快．氧化产物锑(Ⅴ)释放速度也很快，但还原产物Mn(Ⅱ)速度较慢．pH对氧化作用影响很大，低pH值和离子强度有利于反应的进行。     

电化学氢化物发生法处理含锑废水及对锑的回收

采用电化学氢化物发生法对模拟含锑废水进行处理,锑与水电解产生的氢形成氢化物从溶液中脱除,而后收集并加热分解锑化氢得到金属锑.实验表明,在酸性条件下对Sb(Ⅲ)去除效果较好,p H=4时去除率为76.1%.Sb(Ⅲ)与电解水产生的氢结合形成锑化氢从溶液中逸出是溶液中锑去除的最主要途径(回收率为66.2%),电沉积和吸附也对锑的去除做出少量贡献.Sb(Ⅴ)须预还原为Sb(Ⅲ)再氢化进行去除.试用了铅、石墨、钨这3种电解阴极材料,铅电极处理效果最佳.     

3种耐锑土壤细菌的筛选及对锑的吸附研究

从湖南省冷水江锡矿山尾渣土壤中筛选分离出3株具有较高锑耐性的细菌,通过宏观吸附结合X射线光电子能谱（XPS）,阐明3株细菌对Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的吸附机制.根据生理生化指标和16S rDNA序列同源性对比,鉴定出1株革兰氏阴性菌和2株革兰氏阳性菌,分别为人苍白杆菌（Ochrobactrum anthropi）、芽孢杆菌（Bacillus sp.）及蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）.3株细菌都呈杆状,且都能在高锑含量营养液中良好生长.3株细菌对锑的等温吸附符合Langmuir模型,对锑的最大吸附量约为11.0~14.3 mg·g^-1,其中,蜡状芽孢杆菌对锑的吸附能力高于其它两株细菌,3株细菌对Sb（Ⅲ）的吸附量略高于Sb（Ⅴ）.XPS结果表明,细菌表面的羧基和氨基在锑吸附过程中发挥主导作用.本研究结果对于理解土壤微生物吸附固定锑机制及其在土壤修复中的应用有重要意义.     

锑氧化菌Pseudomonas sp. AO-1的分离鉴定及其对Sb(Ⅲ)的氧化性能

采用抗性筛选法从锡矿山筛选出一株锑氧化菌,并利用分子生物学技术对其进行鉴定;考察了其氧化Sb(Ⅲ)的性能和氧化次生矿物的特征.结果表明:锑氧化菌属于假单胞菌属(Pseudomonas),将其命名为Pseudomonas sp. AO-1(简称:AO-1);影响AO-1氧化Sb(Ⅲ)的因素主要有溶液pH值、溶解氧和铁锰氧化物(单质铁、FeCl₃和MnO₂)等;AO-1在好氧和缺氧条件下均能氧化Sb(Ⅲ),好氧氧化Sb(Ⅲ)的米门常数K_m和最大氧化速率V_max值分别为393.05μmol/L和0.271μmol/(L·min),体现了较强的锑氧化性;AO-1和铁锰氧化物的耦合作用能促进Sb(Ⅲ)的氧化,且铁锰氧化物促进AO-1氧化Sb(Ⅲ)的速率依次为:FeCl₃>MnO₂>单质铁;AO-1和铁锰氧化物耦合氧化Sb(Ⅲ)生成含Sb(Ⅴ)的次生矿物,次生矿物会加速Sb(Ⅲ)的氧化以及影响锑在环境中的迁移转化.菌株AO-1的锑氧化性能良好,对于锑的生物...