Fe(Ⅱ)-改性蒙脱石去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究

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• 作者：杜巍吴宏海杜锦华
• 会议时间：2014-10-01
• 关键词：水体污染 ; 铬离子 ; 蒙脱石 ; 铁离子 ; 还原性能
• 作者单位：华南师范大学化学与环境学院,广州510006
• 母体文献：2014年全国矿物科学与工程学术会议论文集
• 会议名称：2014年全国矿物科学与工程学术会议
• 会议地点：南京
• 主办单位：中国矿物岩石地球化学学会
• 语种：chi
• 分类号：X78;X70

摘要

矿物表面反应性,包括吸附、氧化还原、非均相催化和表面沉淀等,是控制环境污染物迁移转化与归宿的重要机制.研究表明,生态毒物的还原转化过程中,Fe(Ⅱ)物种是重要的还原剂.然而,Fe(Ⅱ)物种具有不同的形态,包括化合态(如Fe3O4、FeS2和FeCO3等)、结构态(如黏土矿物中类似同像替换)、吸附态(如离子交换、表面配位).黄铁矿、磁铁矿、菱铁矿和绿锈中化合态亚铁;黏土结构片层中结构态亚铁的还原性能已有较多报道.黏土层间域亚铁的还原行为仍不太清楚.本文主要有两个问题需要探讨:一是离子交换态Fe(Ⅱ);二是聚合态Fe(Ⅱ),类似于Fe(OH)2.因此,开展Fe(Ⅱ)层间域改性蒙脱石(简称Fe(Ⅱ)-蒙脱石)的还原性能研究。另外,基于元素铬在自然界中普遍存在形态有Cr(VI)和Cr(Ⅵ),其中Cr(Ⅵ)的毒性是Cr(VI)的一百倍。Cr(VI)在环境中常以难溶的氢氧化物固态形式存在,或进入到层间域可以稳定的形态保存在黏土中,减低对环境风险。本研究重点考察Fe(Ⅱ)-蒙脱石去除水中Cr(Ⅵ)的机理与机制研究。投加量2.5g/L时Fe(Ⅱ)-蒙脱石对含Cr(Ⅵ)废水还原去除率即可达到99%。研究表明,反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,表观速率常数kobs与投加量(x)的线性关系式: kobs=0.0093 x-0.0036,R2=0.9786。为了探究样品去除Cr(Ⅵ)机制,加入一定体积的盐酸进行24 h的解析脱附实验,后经紫外分光测定证实上清液不含Cr(Ⅵ),说明脱附出来的Cr元素均为被蒙脱石层间亚铁还原的吸附态Cr(VI)。同时对解吸液进行原子吸收测定总铬后,结果显示解吸脱附总铬与初始投加量一致。从而初步证实:去除Cr(Ⅵ)的作用机制为Cr(Ⅵ)先被吸附到亚铁改性蒙脱石层间,再进一步被还原为低毒的Cr(Ⅵ),同时Cr(Ⅵ)被吸附固定。