土壤铁锰氧化物形态测定及吸附Sb(Ⅲ)的主控因子研究

研究影响土壤吸附Sb(Ⅲ)的主控因子对土壤锑污染的评价、预警及修复具有重要意义。本文采用化学法、电感耦合等离子体发射光谱法和原子荧光光谱法测定了10个不同地区土壤的理化性质和机械组成、主要化学组成,采用原子吸收光谱法测定了土壤铁锰氧化物的不同形态以及土壤对Sb(Ⅲ)的饱和吸附容量,并开展了土壤对Sb(Ⅲ)的饱和吸附容量和土壤理化性质、机械组成、铁锰氧化物及其形态的相关性分析、主成分分析和因子分析。在研究土壤吸附Sb(Ⅲ)的影响因素基础上,进一步研究其主控因子。结果表明,10个不同性质的土壤对Sb(Ⅲ)饱和吸附容量介于0.63~3.98mg/g之间,与土壤类型有关,其大小顺序为:红壤>棕壤>黄壤>褐土>沙土。土壤对Sb(Ⅲ)饱和吸附容量与阳离子交换容量(CEC)、氧化铁总量、无定形铁含量呈极显著正相关,与游离铁含量、无定形锰含量以及游离锰含量呈显著正相关。主成分分析和因子分析结果表明土壤中6个因子是影响土壤吸附Sb(Ⅲ)的主控因子,影响力大小为:氧化铁总量>CEC>无定形铁含量>游离铁含量>无定形锰含量>游离锰含量。铁锰氧化物及其形态显著影响土壤吸附Sb(Ⅲ)。

红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附特征研究

湖南锡矿山地区的采矿活动使当地水土锑污染严重﹒基于此,本文采用吸附等温和吸附动力学实验方法,结合红壤土基本理化性质,阐明了不同浓度、温度、时间、pH值条件下红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附特征﹒结果表明:1)随着浓度的增加,红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附量先增加后趋于平稳﹒2)Langmuir模型能更好地描述红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附,且吸附过程为发生在均匀表面的单层化学吸附﹒3)吸附动力学拟合结果显示,红壤土在高温时吸附效果好,其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附反应迅速阶段分别在0~110和0~90 min,且二者的吸附效果差异与Sb离子在吸附剂表面电位以及界面扩散有关;其对Sb(Ⅲ)的吸附均能被准一级动力学方程和准二级动力学方程较好地拟合;其对Sb(Ⅲ)的吸附既有物理扩散也有化学吸附,对Sb(Ⅴ)的吸附主要为化学吸附﹒4)pH值增加不利于红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附.

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(NO_3^-、Cl^-和SO_4^(2-))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.

离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用法测定西湖水中的痕量Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)

建立了离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(IC-ICP-MS)测定西湖水中的痕量Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)的方法。采用Dionex IonPacAS14(4.6 mm×250 mm id)色谱柱,流速1 mL/min,3 mg/L EDTA和0.2mg/L邻苯二甲酸氢钾(KHP)(pH4.7)混合溶液为淋洗液。50μL的进样量时,Sb(Ⅴ)的检出限为0.36μg/L,Sb(Ⅲ)的检出限为1.62μg/L。

高锰酸钾改性活性炭对水中Sb(Ⅲ)的吸附

为了提高活性炭对锑的去除效果,以颗粒活性炭为基础,采用不同浓度的高锰酸钾溶液对颗料活性炭进行冷凝回流,并利用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、全自动比表面、孔隙分析仪(BET)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对改性前后的物化性能进行表征.通过对水中Sb(Ⅲ)的静态吸附试验,考察pH值、原溶液中锑的浓度、吸附剂投加量、吸附时间和温度对吸附效果的影响.结果表明,在Sb(Ⅲ)初始质量浓度为1.5mg/L、吸附剂投加量为1.5g/L、温度为298K、pH值为3.00的条件下,用0.01、0.05和0.1mol/L的高锰酸钾溶液改性的活性炭对锑的去除率分别为87.38%、97.85%和99.04%,吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温线.在实验中,pH值对吸附效果的影响较大.

Sb(Ⅲ)在蒙脱土、高岭土和针铁矿表面的吸附：pH值和离子强度的影响

研究蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同pH值与离子强度的条件下对Sb(Ⅲ)的吸附及解吸行为.结果表明,随pH值的升高,Sb(Ⅲ)的吸附减弱,离子强度对Sb(Ⅲ)在三种矿物表面的吸附影响较弱,而矿物表面吸附的Sb(Ⅲ)不易解吸.三种矿物对Sb(Ⅲ)的吸附能力差别较大,蒙脱土的吸附量远大于针铁矿和高岭土,针铁矿的吸附量稍高于高岭土.

氢化物发生结合电感耦合等离子体原子发射光谱法测定天然水样中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)

提出了氢化物发生结合电感耦合等离子体 原子发射光谱法(HG ICP AES)测定河水和土壤提取液中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的方法,在pH4.5～5.5的HOAc NaOAc介质中,Sb(Ⅲ)与NaBH4反应生成SbH3,而Sb(Ⅴ)不与NaBH4反应,这样可测出Sb(Ⅲ);而在3.0mol·L-1HCl中,用KI还原Sb(Ⅴ)为Sb(Ⅲ),可测定总锑量。差减法得Sb(Ⅴ)。该方法的Sb(Ⅲ)和总锑检出限分别为0.30和0.63ng·ml-1,河水和土壤提取液的回收率为90%～100%,证明其适用于天然水样中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的检测。

铁改性凹凸棒土(IMA)吸附去除Sb(Ⅲ)性能研究

锑是一种有毒元素,对生物有机体有致癌性。我国锑矿区周围水体中锑含量远高于生活饮用水标准中规定的限定值。为寻求低成本处理含Sb(Ⅲ)废水的有效方法,采用FeCl3·6H2O溶液改性后的凹凸棒土为吸附剂,以K(SbO)C4H4O6·1/2H2O为Sb(Ⅲ)锑源,进行锑吸附试验,考察IMA载铁量、吸附时间和Sb(Ⅲ)初始浓度对吸附量的影响。结果表明:改性后凹凸棒土的XRD图谱中出现了羟基氧化铁(FeOOH)的特征峰;改性后凹凸棒土表面更加粗糙,比表面积增加了17%;凹凸棒土是FeOOH的优良载体;在Sb(Ⅲ)初始浓度为150 mg/L、吸附时间为720 min的条件下,IMA50对Sb(Ⅲ)的吸附量为18.51 mg/g,是天然凹凸棒土对Sb(Ⅲ)吸附量的14.9倍;IMA对Sb(Ⅲ)的吸附量随着载铁量的增加而增大,增大幅度逐渐变小;Elovich模型能较好地反映吸附动力学过程;吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附量可达20.19 mg/g。对IMA50吸附Sb(Ⅲ)前后进行红外光谱分析表明,FeOOH特征吸收峰和Fe—O振动峰均向高波数方向偏移,Sb(Ⅲ)与羟基氧化铁之间发生了化学反应。试验结果对低成本处理含Sb(Ⅲ)废水有一定的指导价值。

赤泥陶粒处理含三价锑Sb(Ⅲ)废水的工艺

研究了陶粒对废水中Sb(Ⅲ)的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理。结果表明当陶粒烧制温度为1 000℃,振荡温度为25℃,废水p H为自然p H,陶粒投加量为8 g/L时,对50 m L 4 mg/L的Sb(Ⅲ)溶液吸附100 min,Sb(Ⅲ)的去除率可达99.25%;反应符合二级动力学方程,相关系数(R2)为0.998 7;陶粒吸附Sb(Ⅲ)同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,对Sb(Ⅲ)的理论饱和吸附量为0.889 mg/g。

桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料吸附Sb(Ⅲ)的动力学和热力学研究

以制备获得的桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料为吸附剂,研究了Sb(Ⅲ )不同初始质量浓度和不同温度下,其对模拟废水中Sb(Ⅲ)的静态吸附特征。结果表明,初始质量浓度为5、10和50 mg/L Sb(Ⅲ)的吸附动力学曲线有相同的变化趋势,但吸附平衡时间随初始浓度的增大而提高;4种动力学模型的拟合和回归分析显示,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附动力学特征很好地遵循准2级动力学模型(R2>0.99);在25、35、45℃试验条件下,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附量均随着溶液平衡浓度的增加而增加,但随温度升高呈下降趋势,遗态材料对Sb(Ⅲ)的等温吸附更适合用Freundlich等温模型拟合(R2>0.97)。

Sb(Ⅲ)与腐殖酸络合特征

采用平衡透析法和Dom(浓度分配系数)研究土壤提取的HA(腐殖酸)与Sb(Ⅲ)的络合特征及作用机理.结果表明:在Sb(Ⅲ)与HA络合过程中,4 h左右透析管内外ρ〔Sb(Ⅲ)〕达到物理平衡,72 h左右达到络合平衡状态.当pH为4.0时,Dom最大达7.33 Lg,Sb(Ⅲ)与HA络合能力最强;当pH为2.0～4.0时,Sb(Ⅲ)与HA的络合能力几乎不受pH影响;当pH为5.0～8.0时,Sb(Ⅲ)与HA的络合能力随着pH的增大而显著减小;当pH为4.0时,Sb(Ⅲ)与HA之间的络合能力随着HA溶液中ρ(DOC)的增加而加强.红外光谱表征反应物的研究结果证明,HA与Sb(Ⅲ)的结合点主要发生在羧基和酚羟基之间.

氢化物发生-原子荧光光谱法直接测定土壤水溶态Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)

在HCl介质中,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在氢化物发生过程中的化学反应效率不同,通过测定经还原剂还原后和还原前Sb的荧光强度,求解联立方程计算出Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的含量,据此建立了氢化物发生-原子荧光光谱法直接测定土壤水溶态Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)方法,操作简便,实用性强。考察了HCl浓度和KBH4浓度对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)测定灵敏度的影响以及共存元素的干扰情况,并比较了两种还原剂对Sb(Ⅴ)的还原效果。方法检出限为Sb(Ⅲ)1.11ng.g-1,Sb(Ⅴ)1.57ng.g-1。加标回收试验表明方法准确、可靠。

Sb(Ⅲ)在高岭土表面的吸附及氧化

研究了Sb(Ⅲ)在高岭土表面的吸附及氧化.研究结果表明Sb(Ⅲ)在高岭土表面的吸附反应为快速反应.吸附在高岭土表面的Sb(Ⅲ)易被氧化为Sb(V),一部分Sb(V)会从高岭土表面解吸进入溶液中.溶液的pH值对Sb(V)的解吸有显著的影响,且pH越高,Sb(V)越容易从高岭土表面解吸.吸附前后高岭土样品的X-射线光电子能谱(XPS)的分析表明,高岭土表面的≡Al—OH、≡Mg—OH及≡Si—OH基团参与了Sb的吸附.

Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在不同吸附剂上的吸附特征

以氢氧化铁、氢氧化铝、高岭土和蛭石4种材料为吸附剂,探究Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附效果,以类比土壤中主要矿物对Sb的吸附作用并进行对比。研究内容包括吸附动力学试验、等温吸附试验及不同背景溶液pH变化下的吸附解吸效应。结果表明:4种吸附剂对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附在振荡24 h后逐渐趋于平稳,蛭石和氢氧化铁对Sb(Ⅲ)的吸附量在6 h达到峰值后出现下降,如氢氧化铁在6 h时对Sb(Ⅲ)的吸附量为23.19μg/g,72 h后降为19.75μg/g,并测定出该悬浮液中Sb(Ⅴ)浓度上升。用Langmuir和Freundlich吸附模型对两种价态Sb的等温吸附曲线进行拟合,两种模型拟合优度均在0.7以上。蛭石和氢氧化铁对Sb(Ⅲ)的吸附效果好于另两种吸附剂,而蛭石对Sb(Ⅴ)的吸附能力较弱;氢氧化铁和氢氧化铝对Sb(Ⅴ)的吸附效果较好,而氢氧化铝对Sb(Ⅲ)吸附效果不理想。随着pH的增加,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附出现明显下降,并且解吸率增加,表现出pH对吸附的显著影响,如高岭土对Sb(Ⅲ)的吸附量由平衡液pH为4.82时的10.12μg/g增加到pH为2.12时的37.89μg/g。

Sb(Ⅲ)在不同形态MnO2表面的吸附特征

研究比较了Sb(Ⅲ)在δ态、α态和β态MnO2表面的吸附行为,深入探讨了pH、MnO2浓度、Sb(Ⅲ)初始浓度和离子强度对MnO2吸附Sb(Ⅲ)的影响。结果表明,δ态、α态MnO2对Sb(Ⅲ)的吸附等温线较好地符合Langmuir吸附等温式,β态MnO2对Sb(Ⅲ)的吸附等温线较好地符合Freundlich吸附等温式;Sb(Ⅲ)在δ态、α态MnO2表面的吸附速率较快,吸附过程符合一级反应动力学曲线,而在β态MnO2表面的吸附速率较慢,吸附过程符合二级反应动力学曲线;pH对3种形态MnO2的吸附活性影响很大,适当的MnO2浓度有利于对Sb(Ⅲ)的吸附,离子强度对MnO2的吸附活性影响不大。

Sn(Ⅳ)-Sb(Ⅲ)-NH_3-NH_4Cl-H_2O体系热力学分析及其应用

应用同时平衡原理和电中性原理对Sn(Ⅳ)-Sb(Ⅲ)-NH3-NH4Cl-H2O体系进行热力学分析,得到标准状态下该体系的[Sn4+]T和[Sb3+]T与pH值之间的关系曲线,以此为基础对该体系的沉淀机理进行研究。研究结果表明:体系pH值决定沉淀反应的可行性和反应进行的方向;采用常规共沉淀方法制得的锑掺杂二氧化锡前驱体为Sn(OH)4和Sb4O5Cl22种沉淀的不均匀混合物;添加缓释剂进行均相沉淀、采用并流沉淀或在沉淀反应前使用适当的配位剂可获得锑掺杂均匀的二氧化锡。

Se(Ⅳ)对赤子爱胜蚓Sb(Ⅲ)中毒的拮抗作用

为研究Se(Ⅳ)的加入是否能够缓解蚯蚓体内Sb(Ⅲ)毒性,且阐述蚯蚓体内Se(Ⅳ)与Sb(Ⅲ)的相互作用.实验将蚯蚓置于不同含量Se(Ⅳ)与Sb(Ⅲ)供试土壤中,分别在不同暴露时间后取出蚯蚓,用ICP-MS测量蚯蚓体内Se(Ⅳ)与Sb(Ⅲ)含量.通过研究表明,高含量Se(Ⅳ)对Sb(Ⅲ)首先表现为协同作用,随着暴露时间推移,Se(Ⅳ)对Sb(Ⅲ)起到了解毒作用.适量Se(Ⅳ)(2～10mg/kg)在一定程度上能缓解金属Sb(Ⅲ)对蚯蚓的毒害,且随着Se(Ⅳ)含量增加,蚯蚓体内起到解毒作用的时间也由4d缩短到2d.

Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在蒙脱土表面的吸附与解吸

采取批实验方法研究不同pH值条件下,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在蒙脱土表面的吸附与解吸行为,以及离子强度对吸附行为的影响。结果表明,pH值对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在蒙脱土表面的吸附行为影响显著,pH值在3～10时,随介质pH值的升高,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附均减弱;离子强度对吸附影响不显著,Sb(Ⅴ)的解吸量随吸附介质pH值的增加而增加。

过氧化氢氧化的锑白溶液中SbⅢ,SbⅤ和过氧化氢的测定

报道了在盐酸介质中测定用过氧化氢氧化锑白的溶液中Sb（Ⅲ），Sb（Ⅴ）和过氧化氢的分析方法。利用H2O2既具有还原性又具有氧化性这一特殊性质，用硫酸铈滴定法测定溶液中H2O2和Sb（Ⅲ）的总量，用碘量法测定溶液中H2O2和Sb（Ⅲ）的差量，用硫酸铈滴定法在近沸温度下测定溶液中的总Sb量，最后计算得出H2O2，Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的量。讨论了滴定温度、H2O2／Sb（Ⅲ）含量的比值并口NaHCO3用量对测定结果的影响。方法用于过氧化氢氧化的锑白溶液中Sb（Ⅲ），Sb（Ⅴ）和过氧化氢的测定，相对标准偏差分别为0．25％，0．28％和0．38％；回收率分别为100．6％～102．5％，97．5％～99．5％和98．6％～99．1％。

利用PAN-3螯合纤维富集分离微量Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的ICP光谱分析

本文建立了利用 PAN-3螯合纤维富集分离微量 Sb(Ⅱ)和 Sb(V)的 ICP-AES 分析法,研究了 PAN-3对 Sb(Ⅲ)和 Sb(Ⅴ)的定量富集酸度、洗脱酸度、富集介质用量和共存离子的干扰及消除.进行了低浓度 Sb(Ⅲ)和 Sb(Ⅴ)的富集、误差统计和样品分析,获得了满意结果.