负载铁生物炭对雄黄矿尾渣砷的钝化效果

湖南石门雄黄矿矿区内大量As含量极高的尾渣,严重威胁着当地环境安全与居民生命健康.为推动实现对雄黄矿高As尾渣的稳定化处理,系统分析了Fe BC(负载铁生物炭)对雄黄矿尾渣中As的钝化效果,并对Fe BC钝化As的发生机制进行探讨.结果表明:水平振荡试验和合成沉降浸出试验(synthetic precipitation leaching procedure,SPLP)中尾渣As的浸出浓度分别为103.7和173.5 mg/L;Fe BC的加入〔矿渣与Fe BC的比例(w/w)为4∶1〕使尾渣中As的浸出浓度降低72.2%~79.2%.在以模拟酸雨为淋溶液的柱试验中,Fe BC处理使淋出液中ρ(As)下降79.1%~99.3%,As淋失总量减少92.8%,但酸雨淋溶量的持续增加使出水中ρ(As)随p H的降低而缓慢上升.FTIR(傅里叶红外光谱)分析发现,Fe BC表面负载的Fe原子通过羟基与砷酸根之间的配位基交换作用吸附As是Fe BC高效钝化尾渣中As的关键机制;同时,生物炭载体表面含氧官能团还可能通过氢键与As氧合阴离子或分子发生了吸附反应.研究显示,Fe BC在钝化雄黄矿尾渣中高含量As方面具有突出优势,可用于快速降低矿渣中As的浸出毒性;但在长期酸雨淋溶条件下,可能需要设置酸度缓冲层以充分保障Fe BC钝化As作用的稳定性和持久性.