水铁矿/坡缕石复合材料吸附水中Sb(V)、As(V)的效果与机制

来源：环境工程技术学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：闫安, 陈帅宇, 朱影影, 王俊欢, 侯红

摘要：为开发廉价、高效的水体Sb(Ⅴ)、As(V)去除材料，以煅烧温度、盐酸浓度、铁氧化物负载量为主要影响因素，设计正交实验以制备铁氧化物/坡缕石复合材料（Fh-ACPal），探讨其最佳改性方式，并研究Fh-ACPal在不同环境条件下对单溶质和双溶质体系水溶液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的吸附效果，通过X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、BET孔隙结构分析、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）对Fh-ACPal进行表征，探讨其吸附机制。结果表明：在灼烧温度350 ℃、盐酸浓度2.0 mol/L、氯化铁浓度2.0 mol/L的改性条件下，制备的Fh-ACPal具有最好的吸附能力；在pH为4、Fh-ACPal投加量为1 g/L时，Fh-ACPal对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的最大单层吸附容量分别为26.44和42.38 mg/g。在单一吸附质条件下，Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合Fh-ACPal吸附Sb(Ⅴ)的过程，而Fh-ACPal吸附As (Ⅴ)的过程仅能较好地被Freundlich模型描述；As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)共存体系中，Sb(Ⅴ)可在已被Fh-ACPal优先吸附的As(Ⅴ)表面上进一步形成多分子层吸附，BET等温吸附模型能较好地拟合该过程。实验以及各项表征结果证明，负载的铁氧化物为水铁矿（Fh），改性后Fh-ACPal的比表面积达到224.84 m2/g，同时大部分的Sb(Ⅴ)以共沉淀的方式进入Fh-ACPal晶体内部被稳定结合，而大部分的As(Ⅴ)主要以表面络合形成内球络合物的方式被Fh-ACPal吸附；As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)共存时，As(Ⅴ)优先占据Fh-ACPal表面的吸附位点，阻碍Sb(Ⅴ)与Fh-ACPal的共沉淀作用，从而抑制Sb(Ⅴ)的去除。研究证明了水铁矿/坡缕石复合材料对水体中Sb(Ⅴ)、As(Ⅴ)去除的有效性，为水体中锑、砷重金属污染治理提供了理论参考。

关键词：坡缕石, 二线水铁矿, 锑（Sb）, 砷（As）, 吸附, 共沉淀, 表面络合