针铁矿-高岭石复合体的表面性质和吸附氟的特性

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)光谱、质子电位滴定、比表面及微孔分析等方法对针铁矿、高岭石及其复合体的基本性质进行了表征;研究了供试样品对氟的吸附容量及吸附模型.结果表明,在悬浮液体系中,针铁矿可包被在高岭石表面形成二元复合体.复合体的孔径主要分布在0.42 nm和0.61 nm左右,BET表面积为34.08 m2/g,表面分形度D=2.726,质子电荷零点(pHPZNPC)位于5.50～6.50间.初始pH=6.00时,针铁矿对氟的吸附容量(qmax)为4.506 mg/g,高岭石的吸附容量为0.608 mg/g,复合体的吸附容量为3.520 mg/g.用Langmuir和Freundlich方程拟合了针铁矿、高岭石及复合体对氟的等温吸附数据,其中Langmuir方程拟合的相关系数(R2)分别为0.964、0.991和0.799,Freundlich方程拟合的相关系数分别为0.925、0.886和0.995.3种矿物吸附氟的主要机制有阴离子配体交换、表面配位和静电作用;此外,"F-键桥"对复合体吸附氟也有重要贡献.与2种单体的平均值比较,针铁矿-高岭石复合体的孔体积和孔径分布无明显变化,比表面积和表面分形度增加,表面羟基含量和质子电荷量减少,吸附氟的能力增强.针铁矿和高岭石单体对氟的吸附属于单层吸附模式,适合用Langmuir方程拟合;多层吸附模型Freundlich方程可很好地描述复合体对氟的吸附.     

针铁矿改性生物炭对砷吸附性能

为了提高生物炭(BC)对砷的吸附能力,本研究选取小麦秸秆作为原料,采用共沉淀方法制备了针铁矿(Goethite)改性生物炭材料(Goethite@BC).比较了BC、Goethite和Goethite@BC对As(Ⅲ)的吸附特性,同时使用SEM-EDS、BET、FT-IR、XRD和XPS等技术对改性吸附剂的理化性质和吸附机制进行表征.结果表明,扫描电子显微镜分析显示有纳米级针铁矿附着在生物炭表面,可有效提高生物炭的比表面积和总孔容; 3种吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,Goethite@BC对As(Ⅲ)的最大吸附量为65. 20 mg·g~(-1),与BC相比吸附量提高了62. 10倍. Goethite@BC吸附机制包括非特异性吸附(静电引力)和特异性吸附(配位、络合、离子交换等),纳米针铁矿颗粒在Goethite@BC表面对污染物的吸附起到重要作用. Goethite@BC在污染物修复领域具有很好地应用前景.     

蒙脱土、高岭土和针铁矿对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同pH值和不同电解质溶液下的DNA吸附解吸特征.结果表明,在4种电解质体系中,尤其在溶液pH值>5.0时,3种矿物在吸附过DNA后,pH有不同程度上升,但CaCl2电解质体系中含针铁矿溶液的pH开始下降.针铁矿对DNA的吸附率大约为75%～91%,高岭土对DNA的吸附率从pH为3.5时的90%开始下降,至pH 6.0～7.0时的下降至大约18%～50%.在一价电解质体系,当溶液pH值为2.2～5.0时蒙脱土对DNA的吸附率大约为90%开始下降至25%～40%,但在二价电解质体系蒙脱土对DNA的吸附率大约为92%.Freundlich等温吸附方程能更好的拟合针铁矿、蒙脱土和高岭土对DNA的吸附.蒙脱土对DNA相对吸附容量在pH 3.5时大于针铁矿,而pH 5.0时小于针铁矿.以NaOAc为解吸剂,针铁矿、蒙脱土和高岭土上吸附DNA在不同pH时解吸率分别为0.1%～0.4%、63.7%～90.2%和29.7%～87.5%.以NaH2PO4为解吸剂时,这些矿物吸附DNA的解吸率分别为69.6%～78.7%、0.8%～7.0%和0.4%～2.2%.这表明针铁矿吸附DNA时键合作用较大,蒙脱土和高岭土静电引力较大,这是DNA在不同电荷类型矿物表面的吸附差异.     

磷在磁铁矿-针铁矿混合相上的吸附

首次采用使用后贴式取暖物（商业名：热力贴）为原料制备吸附剂,元素分析、XRD、红外图谱综合鉴定为磁铁矿-针铁矿混合相（magnetite-goethite mix phase,MGM）,其比表面积为98.3 m2/g,平均粒径为510 nm,零电荷点在pH=5.7附近;磷在MGM上的吸附等温线符合Langmuir方程,其吸附历时曲线遵循准二级动力学模型,升温能促进磷的吸附;在实际废水磷浓度为51.8 mg/L、初始溶液pH=2的条件下,当MGM投加量为10 g/L时,磷的去除率为94.16%。     

黄河兰州段悬浮颗粒物对菲的吸附行为研究

用黄河兰州段水体天然颗粒、人工贫有机质颗粒、伊利石、高岭土、针铁矿作为模拟悬浮颗粒物,采用批量平衡法研究了菲在不同成分颗粒物上的吸附行为,探讨了黄河中上游水体悬浮颗粒物的各种成分对疏水性有机污染物吸附的能力与机理。研究认为,菲在天然颗粒物及粘土矿物颗粒表面的吸附等温线为“S”形,能较好地符合Freundlich方程。粒径相同的不同类型颗粒物对菲的吸附能力大小依次为:粘土矿物>人工贫有机质颗粒>针铁矿>天然颗粒物。对于低有机质含量的兰州黄河颗粒物而言,NOM对菲吸附的贡献较低;溶剂化作用可被用来解释菲在天然颗粒及粘土颗粒表面的吸附行为。     

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度> 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14～23. 59、0. 19～41. 27和0. 27～32. 02mg·L^-1范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Q_m)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg^-1.值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4～10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Q_e)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Q_e先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Q_e均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(—OH).