铁氧化物及铁锰复合氧化物对砷的吸附及其应用研究

【摘要】随着我国沼气工程的迅猛发展,沼液量也大幅增加。由于沼气发酵的原料如畜禽类粪便等中含有大量的重金属,导致沼液中的重金属污染越来越严重,严重威胁着食品安全及人类健康。砷作为沼液中主要重金属污染物之一,且是一种高毒性的致癌物受到了广泛关注。铁锰氧化物在水体沉积物及上壤中分布广泛,且具有比表面积大和较高的氧化还原活性等特点使其在控制砷污染方面发挥着重要的作用。本课题以铁氧化物及铁锰复合氧化物为研究对象,研究三种铁氧化物(水铁矿、针铁矿及赤铁矿)在不同溶液pH条件下对As(V)的吸附机理以及铁锰复合氧化物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附氧化特性及共存物质对吸附效果的影响。本研究主要结论如下：(1)在溶液pH=3.0时,水铁矿通过表面络合及表面沉淀反应共同作用吸附As(V);在pH=9.0时,As(V)只在水铁矿表面形成双齿双核表面络合物,不产生表面沉淀。针铁矿及赤铁矿在不同pH条件下都只是通过表面络合反应吸附As(V),且生成双齿双核表面络合物。(2)在吸附过程中铁氧化物是否溶解释放出Fe3+是导致表面沉淀产生的关键。其中铁氧化物的种类及溶液的pH对Fe3+溶出的起着决定作用。另外,吸附时间的长短及As(V)的初始浓度也影响着表面沉淀的形成。(3)铁锰复合氧化物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)均具有吸附除砷速率快及吸附容量大等特点,且对As(Ⅲ)的饱和吸附量(111.10mg·g-1)明显高于相同条件下As(V)的饱和吸附量(71.40mg·g-1)。As(Ⅲ)和As(V)是通过与铁锰复合氧化物表面的Fe-OH基团进行交换并形成内层络合物的形式被FMBO吸附,且As(Ⅲ)的吸附是吸附和氧化共同作用的结果。在吸附氧化As(Ⅲ)过程中,吸附剂表面释放出的Mn2+以及Mn2+的溶出导致吸附剂表面结构发生破坏是使铁锰复合氧化物对As(Ⅲ)的饱和吸附量高于As(V)的主要原因。(4)Zn2+的存在能够促进FMBO对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附；磷酸根对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附有明显的抑制作用,同时磷的添加顺序的不同对砷吸附效果的影响也不同。另外,有机物(腐殖酸、动物蛋白及尿素)对As(Ⅲ)、As(V)的影响不大,适合应用于有机物含量丰富的沼液中砷的去除。
【作者】彭昌军；
【导师】欧阳通；王远鹏；
【作者基本信息】厦门大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】铁氧化物；铁锰复合氧化物；砷；吸附；沼液；

【参考文献】
[1]卢帆.国企职工家庭经济压力及社会支持的代际差异研究[D].广西民族大学,社会学,2013,硕士.
[2]于美至.陕西省公共体育服务均等化现状及对策研究[D].西安体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[3]郑欢.SIK1在2型糖尿病大鼠非酒精性脂肪肝中的表达及贞清方的干预作用[D].华中科技大学,内分泌,2013,硕士.
[4]岳宏磊.补阳还五汤在断指再植术后康复治疗中的临床疗效观察[D].福建中医药大学,中医骨伤科学（专业学位）,2014,硕士.
[5]王小萌.初中英语教材词汇活动设计及教师课堂使用研究[D].西北师范大学,教育,2014,硕士.
[6]陈宏.辽河职业技术学院培训管理系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[7]刘义波.长春市净月区地热地球物理勘查与研究[D].吉林大学,地球探测与信息技术,2014,硕士.
[8]吴尧瑜.现代汉语味觉词语义语法考察[D].苏州大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[9]曹峰.基于CBTC系统的轨旁设备布置原则研究[D].北京交通大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[10]王鹏,牟溥,李云斌.植物根系养分捕获塑性与根竞争[J].植物生态学报,2012,11:1184-1196.
[11]米据生,吴伟志,张文修.粗糙集的构造与公理化方法[J].模式识别与人工智能,2002,03:280-284.
[12]罗仙勇,易纯,叶龙飞,钟为慧.光延反应废渣中再生偶氮二甲酸二异丙酯及回收三苯基氧膦[J].化工生产与技术,2013,01:12-14+69.
[13]游涓洋.A股上市公司高送转动因及时机选择研究[D].上海交通大学,金融,2013,硕士.
[14]吕可.高能激光内通道传输仿真模型研究[D].国防科学技术大学,光学工程,2012,硕士.
[15]殷帅峰.大采高综放面煤壁片帮机理与控制技术研究[D].中国矿业大学（北京）,采矿工程,2014,博士.
[16]关玥.中国35个大中城市住宅价格差异研究[D].吉林大学,区域经济学,2013,硕士.
[17]唐斌,章云,刘国平,桂卫华.基于状态空间模型的网络化广义预测控制[J].控制与决策,2010,04:535-541.
[18]陈东强.珠江新城支行应收账款创新信贷研究[D].华南理工大学,高级管理人员工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[19]杨斌鑫,欧阳洁,周文,王芳,栗雪娟.同心旋转圆柱间隙流场中纤维取向的动态模拟[J].物理学报.
[20]罗华.论哈盖尔斯特罗姆的现实主义法学思想[D].复旦大学,法学理论,2012,硕士.
[21]程茵.不同水平器乐表演专业学生发展进程的比较及相关因素分析[D].中央音乐学院,音乐心理学,2012,硕士.
[22]贾清泉,石磊磊,田杰,董海艳,樊宝龙.数字化变电站中故障选线智能电子设备模型[J].电力系统自动化,2011,08:63-66+80.
[23]刘辉.高中数学课堂教学中学生主体性的调查及分析[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[24]李长鑫.新生代农民工市民化程度的测度研究[D].西南交通大学,行政管理,2013,硕士.
[25]黎江,刘正自,石先明.新干线信号通信设备的维修管理体制[J].铁道通信信号.2005(10)
[26]黄志锋,李磊,白华.氧化石墨烯自组装水凝胶[J].厦门大学学报(自然科学版),2014,05:621-630.
[27]徐芳英.基于个体特征和分子生物标志物的结直肠癌生存分析[D].浙江大学,2005.
[28]魏丁丁.脉冲星射电辐射束半径与周期关系的研究[D].西南大学,理论物理,2014,硕士.
[29]孙丛丛.小学语文单元整体教学研究[D].华中师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[30]李杰杰.山东省体育健身俱乐部服务质量的研究[D].中国矿业大学,体育人文社会学,2014,硕士.
[31]李思哲.固有手性双杯芳烃的设计、合成与性能研究[D].华中科技大学,药物化学,2012,硕士.
[32]章振华.融合MMTD与仿生算法的图像分割方法研究[D].南京邮电大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[33]王海英,高峻峻,郭亚军,刘大成,陆颖.鞍钢铁水计算机辅助调度系统的开发与应用[J].冶金自动化,2006,05:16-19.
[34]鞠利君.论法官职业道德建设[D].西南大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[35]郑雪丽.中小型管理咨询机构知识管理应用研究[D].郑州大学,情报学,2013,硕士.
[36]王友慈.数据仓库技术的研究及其在校园信息港中的应用[D].中南大学,2003.
[37]刘贺,吴重庆,蓝善发,杨伟.基于全偏振态检测的悬挂式光纤电压传感器(英文)[J].光子学报,2014,07:118-121.
[38]蔡言厚,蔡莉.大学评价排行促进大学宏观教育质量发展的实证考察[J].宏观质量研究,2015,01:120-128.
[39]邵锦挺,应国清,王琦,梅建凤,王鸿,易喻.微型化DNS法测定多糖水解液中还原糖的质量浓度[J].浙江工业大学学报,2012,03:250-252.
[40]金磊.21世纪的城市化发展呼唤城市减灾[J].中外建筑.1999(01)
[41]王会华.我国专利保险法律制度研究[D].华中师范大学,法律,2013,硕士.
[42]张晨露.用于无线多频带通信的微波电路研究[D].西安邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[43]吕思杨.我国新型农村合作经济的金融支持研究[D].东北林业大学,农业经济管理,2014,博士.
[44]刘国鹏.城市边缘区绿色基础设施研究[D].西南交通大学,城市规划与设计,2014,硕士.
[45]陈晓.图像自动语义标注研究[D].江苏科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[46]刘宇轩.高频超声对腕管综合征的诊断价值研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[47]王彤.企业INTRANET建设[D].大连理工大学,电子与通信工程,2002,硕士.
[48]朱琳.韩国初中初级汉语复习课教学设计[D].沈阳师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[49]仇宏斌,唐志国,史庆周.基于自适应性模型的入侵检测系统研究[J].燕山大学学报,2003,02:178-181+184.
[50]鲍晓蕾.《比较统计学》框架的构建及在回归分析中的示范研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,流行病与卫生统计学,2014,博士.