人工合成鐵、鋁礦對As(V)吸附的研究

吳萍萍,曾希柏(1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點開放實驗室,北京 100081；2.安徽農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所,安徽 合肥 230031)

人工合成鐵、鋁礦對As(V)吸附的研究

吳萍萍1,2,曾希柏1*(1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點開放實驗室,北京 100081；2.安徽農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所,安徽 合肥 230031)

采用批實驗方法研究了人工合成鐵、鋁礦物對As(V)的吸附,考察吸附時間及溶液pH值對As(V)吸附的影響.結果表明,不同類型鐵、鋁礦對 As(V)的吸附量均表現(xiàn)出隨初始 As(V)濃度(0.1～100mg/L)的增加而增加的趨勢,其中水鐵礦的吸附量在整個濃度范圍內始終呈上升趨勢,初始濃度為100mg/L As(V)時的吸附量為22.56mg/g,而針鐵礦、水鋁礦和赤鐵礦的吸附量在低初始濃度時上升較快,隨濃度升高上升幅度減緩直至平衡,其中赤鐵礦的吸附量最小,100mg/L As(V)時的吸附量為4.75mg/g.Freundlich方程對吸附數(shù)據(jù)的擬合效果優(yōu)于Langmuir方程,吸附能力表現(xiàn)為水鐵礦最高,水鋁礦和針鐵礦相近,赤鐵礦較低.隨著吸附時間的增加,4種鐵、鋁礦物對 As(V)的吸附量都逐漸增加,尤其是水鐵礦,10min內即達到平衡吸附量的96.3%;水鋁礦和針鐵礦在48h時吸附量分別為平衡吸附量的97.2%和97.4%;赤鐵礦則需96h才基本達到平衡.除水鐵礦外,4種動力學方程對其他礦物動力學曲線的擬合均較好,尤其是雙常數(shù)方程.pH值對礦物吸附As(V)的影響受As(V)初始濃度的影響,初始濃度較低時,鐵、鋁礦的吸附量僅在極堿條件下(pH＞10)降低,而初始濃度較高時則表現(xiàn)為隨pH值升高直線下降的趨勢.

砷；水鐵礦；針鐵礦；赤鐵礦；水鋁礦；吸附；pH值

[11-12],砷轉而通過共沉淀被固定.不同研究者得出的pH值影響As(V)吸附的變化曲線不盡相同,因此有必要對不同礦物吸附 As(V)的規(guī)律進行研究.本研究采用化學方法合成純度較高的針鐵礦、赤鐵礦、水鐵礦和水鋁礦,通過批實驗進行等溫吸附實驗和吸附動力學實驗,并研究不同濃度下,pH值對As(V)吸附的影響,以期進一步了解不同類型鐵、鋁礦對As(V)吸附的規(guī)律,為研究砷在自然土壤中的結合轉化機理提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料的合成及測定

選擇土壤中常見的針鐵礦、赤鐵礦、水鐵礦和水鋁礦作為供試對象,采用化學方法合成.合成方法參考文獻報道[13-14],將 Fe(NO3)3溶液或AlCl3溶液與KOH溶液混合,在不同溫度下經(jīng)過不同老化時間后,將得到的沉積物離心透析,烘干后磨碎過200目篩.

將合成得到的礦物粉末用 X射線衍射儀(Rigaku D/Max-RC)和掃描電鏡(Hitachi S-4800)進行礦物成分和表面形貌分析,結果表明:赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦均表現(xiàn)出各自的特征衍射峰,峰形尖銳,結晶程度良好,其中赤鐵礦在2θ位置分別為 33.08°和 35.58°處出現(xiàn) 0.2706nm 和0.2521nm 的特征衍射峰,主要成分為晶質 Fe2O3;針鐵礦在2θ位置為21.16°、33.20°和36.60°處分別出現(xiàn)0.4195nm、0.2696nm及0.2453nm的尖銳峰,主要成分為FeOOH;水鋁礦在2θ位置為18.26°和20.30°處出現(xiàn)0.4855nm和0.4371nm的特征峰,為結晶良好的三水鋁石 Al(OH)3;水鐵礦的 XRD衍射圖沒有明顯的峰形,僅在 2θ位置為33.14°和35.62°處有兩個衍射強度很弱的小峰,d值分別為0.2701nm和0.2518nm,表現(xiàn)為赤鐵礦的特征衍射峰,可見合成的水鐵礦主要為無定形物質,含極少量弱結晶赤鐵礦.掃描電鏡圖像顯示合成的赤鐵礦為顆粒狀球體聚集物,針鐵礦為長柱狀針形物質,水鋁礦為近六邊形薄片狀結構,而水鐵礦表面無固定形態(tài),含少量大小不一的球狀顆粒.

應用快速電位滴定法和 BET-N2吸附法(NOVA 4200e)測定幾種礦物的電荷零點和比表面積,結果表明,水鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦的電荷零點分別為7.2, 8.1, 8.3和7.8,比表面積則分別為126.6, 32.7, 37.4, 57.3m2/g.

1.2 實驗方法

1.2.1 鐵、鋁礦物對砷的等溫吸附實驗 稱取礦物粉末0.0500g于50mL離心管中,分別加入濃度為0.1～100mg/L As(V)的Na3AsO4溶液20mL,溶液pH值用NaOH或HCl調節(jié)至5.0,在室溫下振蕩24h后取出離心.過濾后測定上清液中砷濃度,根據(jù)與起始濃度的差值,計算土壤對砷的吸附量,各處理重復 3次,同時做空白實驗.砷濃度用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜儀(吉天 AFS-9120)測定.吸附數(shù)據(jù)用Langmuir方程和Freundlich方程擬合.

1.2.2 鐵、鋁礦物對砷的吸附動力學實驗 稱取礦物粉末 0.0500g于 50mL離心管中,加入含10mg/L As(V)的Na3AsO4溶液20mL,溶液pH值用 NaOH或 HCl調節(jié)至5.0,在室溫下分別振蕩5～8640min,離心過濾后測定上清液中砷濃度,用差減法計算出砷的吸附量,各處理重復3次,同時做空白實驗.吸附動力學數(shù)據(jù)分別用準一級動力學方程、Elovich方程、雙常數(shù)方程和拋物線擴散方程擬合.

1.2.3 pH值對鐵、鋁礦物吸附砷的影響 稱取礦物粉末0.0500g于50mL離心管中,分別加入初始濃度為1mg/L或20mg/L的As(V)溶液20mL,溶液事先用HCl或NaOH將pH值調至3～12,共10個梯度水平,室溫下振蕩24h后離心,測定上清液中的砷濃度及 pH值,根據(jù)與初始濃度的差值計算砷吸附量,各處理重復3次.

2 結果與分析

2.1 鐵、鋁礦物對砷的等溫吸附曲線

由圖1可見,初始濃度在0.1～20mg/L時,幾種礦物對砷的等溫吸附曲線均表現(xiàn)出隨初始As(V)濃度的增加,鐵、鋁礦物對砷的吸附量直線上升的趨勢.水鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦在初始濃度為 0.1～20mg/L As(V)間,吸附量的增加幅度分別為8.62, 4.23, 5.06和5.07mg/g;當初始濃度＞20mg/L時,針鐵礦、赤鐵礦和水鋁礦吸附量的增加趨勢明顯減緩直至不變, 20～100mg/L As(V)間吸附量的增加幅度分別為 1.13, 0.46和0.63mg/g,而水鐵礦在這一初始濃度范圍內則仍表現(xiàn)出較強的吸附能力,吸附量始終隨初始濃度的增加而上升,20～100mg/L間吸附量增加13.87mg/g,遠高于其他3種礦物.

圖1 As(V)在各種鐵、鋁礦上的吸附等溫曲線Fig.1 The adsorption curve of As(V) by iron and aluminum oxides/hydroxides

比較可見,4種鐵、鋁礦的吸附量間存在一定差異.當 As(V)初始濃度較低(0.1～1.0mg/L)時,4種鐵、鋁礦的吸附量大致相同,1～20mg/L間時表現(xiàn)出較小差異,而當 As(V)初始濃度＞20mg/L后,水鐵礦的吸附量明顯高于其他礦物,100mg/L As(V)時的吸附量為 22.56mg/g;針鐵礦和水鋁礦其次,兩者在各濃度梯度下的吸附量均較為接近;赤鐵礦的吸附量相對較小,100mg/L As(V)時的吸附量為4.75mg/g.綜合來看,4種礦物間,水鐵礦對 As(V)的吸附量較高,針鐵礦和水鋁礦其次,赤鐵礦的吸附量相對較低.

將實驗數(shù)據(jù)用Langmuir和Freundlich方程進行擬合發(fā)現(xiàn),初始濃度的范圍對擬合存在影響,當初始濃度在較小范圍 (0.1～1mg/L)內,4種礦物幾乎都達到完全吸附,上清液砷濃度與吸附量間無相關關系,吸附方程擬合效果較差.在1～100mg/L時,鐵、鋁礦表現(xiàn)出隨初始濃度上升而吸附量增加的趨勢,此時相關性明顯優(yōu)于低濃度時,因此對 1～100mg/L間的吸附數(shù)據(jù)進行擬合.由表1可見,Freundlich方程擬合的相關性較 Langmuir方程好,相關系數(shù)均在 0.9以上.根據(jù) Freundlich方程計算得出吸附常數(shù) b和n,1＜n＜10表明幾種鐵、鋁礦對 As(V)的吸附均為優(yōu)惠吸附.根據(jù) Langmuir方程計算得出的飽和吸附容量Qm和吸附常數(shù) k來看,鐵、鋁礦對As(V)的吸附親和力均較強,其中水鐵礦的吸附能力遠高于其他3種礦物,水鋁礦和針鐵礦相近而赤鐵礦略低.

表1 鐵、鋁礦物對As(V)吸附的擬合參數(shù)Table 1 The fitting parameters for As(V) adsorption by iron and aluminum oxides/hydroxides

2.2 鐵、鋁礦物對砷的吸附動力學

吸附動力學曲線(圖2)表明,4種礦物對As(V)的吸附趨勢基本一致,都可分為2個階段,第一階段是快速吸附過程,此階段隨著吸附時間的延長,砷吸附量呈直線上升趨勢;吸附一段時間后 4種礦物的吸附開始達到平衡,吸附量變化呈現(xiàn)穩(wěn)定,基本保持不變或變化很小,此時進入慢速吸附階段.4種礦物中,水鐵礦達到吸附平衡所需的時間最短,10min內即達到平衡吸附量的96.3%,2h時進入吸附平穩(wěn)期,8h后基本完全吸附;其次是水鋁礦和針鐵礦,兩者在 8h內吸附量上升明顯,分別達到各自平衡吸附量的 81.5%和 72.9%,其后上升幅度減緩,48h時兩者的吸附趨于穩(wěn)定,此時吸附量分別為平衡吸附量的 97.2%和 97.4%;而赤鐵礦達到平衡所需的時間最長,約在96h時,達平衡吸附量的 97.6%,可見吸附能力較強的礦物達到平衡所需的時間較短.

與吸附熱力學結果類似,水鐵礦在各吸附時間的吸附量均最高,平衡吸附量達到4.31mg/g,水鋁礦和針鐵礦其次,吸附時間在 5～24h內水鋁礦的吸附量略高于針鐵礦,而在 24h后兩者的吸附量逐漸接近,至48h后基本無差別,平衡吸附量分別為3.92mg/g和3.89mg/g;赤鐵礦的吸附量始終處于較低水平,平衡吸附量為3.62mg/g.

圖2 不同類型鐵、鋁礦對As(V)的吸附動力學曲線Fig.2 The kinetic curve for As(V) adsorption by iron and aluminum oxides/hydroxides

為更好地描述礦物對 As(V)吸附的化學反 應動力學,應用準一級動力學方程、Elovich方程雙常數(shù)方程和拋物線擴散方程對吸附數(shù)據(jù)進行擬合,通過相關系數(shù)來判斷擬合效果的優(yōu)劣.結果表明,除水鐵礦外,4個方程對幾種鐵、鋁礦動力學的擬合均較好,相關系數(shù)在0.8886～0.9879之間,表明幾種方程都適于描述礦物的動力學吸附過程.其中雙常數(shù)方程的擬合效果明顯優(yōu)于其他方程,雙常數(shù)方程是由Freundlich方程推導而出的,它主要適合于反應較復雜的動力學過程,常用于磷、砷等含氧酸根和重金屬離子的吸附-解吸動力學.水鐵礦與幾種方程的擬合相對較差,尤其是拋物線擴散方程,相關系數(shù)僅為0.4338.拋物線擴散方程是建立在化學動力學模型基礎上的,它說明吸附過程為受擴散控制的交換反應過程,可見此方程不適合描述水鐵礦的吸附動力學曲線.擬合方程中的a值和k值為常數(shù),可用來說明礦物的吸附速率,由表 2可看出水鐵礦的吸附速率要遠高于其他礦物,水鋁礦和針鐵礦其次,赤鐵礦較低,這與吸附曲線的結果一致.

表2 鐵、鋁礦物對As(V)吸附的動力學擬合方程Table 2 The fitting kinetic equations for As(V) adsorption by iron and aluminum oxides/hydroxides

2.3 pH值對礦物吸附砷的影響

pH值是影響砷吸附的重要因素之一,它決定溶液中砷的存在形式,吸附劑表面的羥基解離及表面電荷等.由圖3可見,初始濃度不同時,鐵、鋁礦吸附As(V)隨pH值變化的趨勢存在明顯不同.當初始濃度較低(1mg/L)時,4種礦物在pH3～10之間的吸附量基本相等,均在 0.60mg/g左右,初始pH＞10之后,赤鐵礦和水鋁礦的砷吸附量顯著下降,pH12時,兩者降低至0.30mg/g左右,而水鐵礦和針鐵礦在pH11后才表現(xiàn)出下降趨勢pH12時兩者吸附量在 0.50mg/g左右,下降程度小于赤鐵礦和水鋁礦.

圖3 pH值對不同類型鐵、鋁礦吸附As(V)的影響Fig.3 The effect of pH on As(V) adsorption by iron and aluminum oxides/hydroxides

在較高的初始 As(V)濃度(20mg/L)下,赤鐵 礦、針鐵礦和水鋁礦的吸附量均表現(xiàn)出隨pH值上升而直線下降的趨勢,pH3時,三者的吸附量分別為6.52, 7.34, 6.56mg/g;而在pH12時,吸附量分別降低至 0.35, 1.01, 0.44mg/g,下降率在86.2%～94.7%.水鐵礦的下降程度則相對較緩,呈拋物線下降模式,pH12時的吸附量相較 pH3時下降76.8%.

總體而言,pH值較低時有利于礦物對As(V)的吸附,隨著 pH值的升高吸附量逐漸下降,這種趨勢在初始砷濃度較高時更為明顯,同時吸附能力較強的礦物其吸附量隨pH值下降的趨勢要緩于吸附能力差的礦物.

3 討論

礦物對砷酸根離子的吸附包括擴散、反應的不同吸附位點或表面沉淀等機制,其中砷在鐵、鋁氧化物/氫氧化物上的吸附過程主要有專性吸附和共沉淀兩種情況,砷酸根濃度低時吸附速率較快,低濃度的砷酸根很快進入親和力較低的吸附位點上,此時主要以物理吸附為主,隨著砷濃度的增加,砷酸根離子進入親和力較高的高能吸附位點,反應以化學吸附為主,吸附速率減緩[15].

幾種合成的鐵、鋁礦物對As(V)均表現(xiàn)出較強的吸附能力,這是因為鐵、鋁氧化物對砷的親和力較高,有較強的吸附作用[1,8],且大多數(shù)鐵、鋁氧化物都帶有正電荷,適于從土壤溶液中吸附砷氧酸根,尤其是鐵化合物.以往研究表明[2],無論酸性土還是堿性土,鐵的氧化物和氫氧化物對砷均有很強的吸附能力,而鋁的氧化物或氫氧化物對砷的吸附僅在酸性土上,近中性或堿性土中受限.土壤膠體中氫氧化鐵對砷的吸附能力比氫氧化鋁高1倍以上[16].

本研究采用的鐵、鋁化合物包括水鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦和水鋁礦,它們對As(V)的吸附量在不同濃度下存在一定差異,且吸附量在 As(V)初始濃度較高時差異較大,這與它們的結構和結晶形態(tài)不同有關.水鐵礦是一種無定形鐵氧化物,屬不穩(wěn)定態(tài),表面存在大量四面體結構單元,且結晶度差、比表面積大,因此對砷具有較強的吸附能力[17].赤鐵礦(Fe2O3)和針鐵礦(FeOOH)是水鐵礦進一步老化的產(chǎn)物,其中針鐵礦表面是兩性基團,既可從溶液中吸附H離子,也可以吸附OH離子[18],能與砷形成內層配合物;赤鐵礦在三者中的結晶程度最高[18].因此,三者吸附砷的能力大小表現(xiàn)為水鐵礦＞針鐵礦＞赤鐵礦,這與以往研究結果一致,如 Grafe等[20-21]研究指出,水鐵礦對As(III)和 As(V)的吸附量約是針鐵礦的 2～3倍,且最高吸附量對應的 pH值也較針鐵礦低.土壤中常見的鋁氧化物類型有無定形鋁氧化物、結晶的三水鋁石(Al(OH)3)、礬土(α-Al2O3)、一水軟鋁石(γ-AlOOH)和水鋁英石等.本研究所合成的水鋁礦為三水鋁石Al(OH)3,它對As(V)的吸附量低于水鐵礦,高于赤鐵礦,表現(xiàn)出較強的吸附能力.Goldbery等[8]研究發(fā)現(xiàn),無定形鋁氧化物對砷的親和力較無定形鐵氧化物低.Arai等[22]研究發(fā)現(xiàn),在鋁氧化物(γ-Al2O3)上 pH4.5 時 As(V)幾乎完全吸附,而pH7.8時As(V)的吸附率只有46%.

隨吸附時間的增加,吸附量逐漸上升直至平衡.鐵、鋁礦物對As(V)的吸附分為快速吸附和慢速吸附兩個過程,快速吸附發(fā)生的時間較短,且吸附能力越強達到平衡所需的時間越短,本研究中水鐵礦在10min內即達到平衡吸附量的96.3%,而水鋁礦和針鐵礦則在 48h時才基本達平衡,赤鐵礦所需時間最長,這與水鐵礦上含有較多的吸附點位有關.Pierce等[23]研究也發(fā)現(xiàn),砷在無定形氫氧化鐵上的吸附在 15min內達到完全吸附量的 90%,最大吸附量出現(xiàn)在 pH7左右.O’ Reilly等[24]發(fā)現(xiàn),As(V)在人工合成針鐵礦上的吸附初始十分迅速,24h內即達到總吸附量的93%以上.相較于初始的快速吸附,慢速吸附進行的時間要長得多,如O’Reilly等[24]在實驗進行1a后仍觀察到針鐵礦上有微量吸附,Fuller等[4]在水鐵礦上的研究發(fā)現(xiàn)砷的慢速吸附最少可持續(xù) 192h,McGeehan等[25]也得到相似的結論.

pH值對礦物吸附砷的影響在以往文獻中有大量報道,但研究結果間存在一定差異,如 Hsia等[6]研究發(fā)現(xiàn),無定形鐵氧化物上 As(V)的吸附在低pH值下呈上升趨勢,pH3～7間達到最大值,而在高pH值下呈下降模式. Goldbery等[8]研究指出,無定形鐵、鋁氧化物對 As(V)的吸附量在pH3～9間保持在同一水平,pH＞9時才呈下降趨勢,Grafe等 在水鐵礦上進行的研究則發(fā)現(xiàn),在pH3～11范圍內,水鐵礦對 As(V)的吸附量隨 pH上升呈直線下降趨勢.從本研究的結果來看,pH值對砷吸附曲線的影響與砷初始濃度有關.初始砷濃度較低時,溶液中的砷離子較少,礦物有較多的吸附點位供應,因此在一定 pH范圍內均保持較高吸附量,只有在極堿條件下,OH-顯著增多才表現(xiàn)出吸附量下降的趨勢;而初始砷濃度較高時,溶液中存在較多砷離子,它要與不斷增多的 OH-競爭有限的吸附點位,因此表現(xiàn)出隨 pH值升高吸附量下降的趨勢.此外,礦物本身特性也有一定影響,這主要表現(xiàn)為當環(huán)境 pH值低于礦物的電荷零點(PZC)時礦物表面帶正電,此時對負價態(tài)的砷酸根離子吸附有正效應,且較低 pH值下還可能會形成沉淀對吸附產(chǎn)生影響[26].

4 結論

4.1 水鐵礦對 As(V)的吸附量在 As(V)初始濃度 0.1～100mg/L范圍內始終呈上升趨勢,而針鐵礦、水鋁礦和赤鐵礦的吸附量隨初始As(V)濃度的增加而上升,至較高濃度時則變化較小;對吸附數(shù)據(jù)進行擬合發(fā)現(xiàn),Freundlich方程的擬合效果優(yōu)于Langmuir方程.4種礦物中,水鐵礦的吸附能力最高,水鋁礦和針鐵礦相近,而赤鐵礦較低.

4.2 隨吸附時間的增加,4種鐵、鋁礦物對As(V)的吸附量逐漸增加.水鐵礦的上升速度最快,其次是水鋁礦和針鐵礦,而赤鐵礦達到平衡所需的時間最長,96h時吸附才基本平衡.應用拋物線擴散方程、Elovich方程、雙常數(shù)方程和準一級動力學方程進行擬合發(fā)現(xiàn),除水鐵礦外,4種方程對鐵、鋁礦物吸附砷的擬合均較好,尤其是雙常數(shù)方程.

4.3 初始濃度不同時,鐵、鋁礦物對 As(V)的吸附隨 pH值變化的趨勢存在明顯不同.初始濃度較低(1mg/L)時,pH3～10間,4種礦物的吸附量變化不明顯;pH＞10后,才開始表現(xiàn)出下降趨勢;初始濃度較高(20mg/L)時,赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦的吸附量均呈直線下降趨勢,水鐵礦的下降程度則較緩,呈拋物線下降模式,pH12時各礦物的吸附量減少76.8%～94.7%.

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Study on arsenate adsorption by synthetic iron and aluminum oxides/hydroxides.

WU Ping-ping1,2, ZENG Xi-bai1*(1.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Environment and Climate Change, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China；2.Institute of Research for Soil and Fertilizer, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China). China Environmental Science, 2011,31(4)：603～610

Batch experiments were used to investigate arsenate adsorption by synthetic iron and aluminum oxides/hydroxides.The effects of adsorption time and pH on the adsorption behavior were also studied. The results showed that, As(V)adsorption by four iron and aluminum oxides/hydroxides increased with initial As(V) concentrations (0.1～100 mg/L), in which ferrihydrite showed a rising adsorption trend in the whole concentration range, with the adsorption amount of 22.56 mg/g at the initial As(V) of 100 mg/L . While the rapid increase in lower initial concentration and slow change in higher initial concentrations for the adsorption capacities of goethite, gibbsite, and hematite were obtained. When the initial As(V)reached 100mg/L, the least adsorption capacity of 4.75mg/g was received for hematite. Furthermore, the Freundlich equation fitted the data better than the Langmuir equation. The adsorption capacity of ferrihydrite is the highest, followed by goethite and gibbsite, and hematite shows lower adsorption capacity. With the increase of adsorption time, As(V) adsorption amount of four synthetic iron and aluminum oxides/hydroxides increased gradually, especially for ferrihydrite, reaching 96.3% of adsorption equilibrium in 10 minutes. The adsorption amount of goethite and gibbsite reached 97.4% and 97.2% of the equilibrium at 48h, respectively, while hematite required 96 hours to reach the equilibrium. Except ferrihydrite, four equations fitted the kinetic data better, especially the two-constant equation. The effect of pH on As(V) adsorption was associated to As(V) initial concentrations. In lower initial concentrations, adsorption of four synthetic iron and aluminum oxides/hydroxides decreased only under extremely alkaline conditions (pH＞10), and when the initial concentrations were higher, adsorption amount dropped sharply with pH increasing.

arsenate；ferrihydrite；goethite；hematite；gibbsite；adsorption；pH

X132

A

1000-6923(2011)04-0603-08

2010-08-13

國家自然科學基金資助項目(40871102)

* 責任作者, 研究員, zengxb@ieda.org.cn.

吳萍萍(1982-),女,安徽貴池人,博士研究生,研究方向為土壤生態(tài)與污染修復.發(fā)表論文2篇.

砷是一種廣泛存在的環(huán)境污染物,受砷污染的農(nóng)田土壤可能會增加砷在農(nóng)產(chǎn)品中的累積風險,進而給人類健康帶來影響.土壤環(huán)境中砷主要以As(III)和As(V)的含氧酸鹽形式存在 ,一般氧氣充足、排水狀況良好的條件下,As(V)是主要的存在形式[2].作物對土壤中砷的吸收能力除了與作物自身的遺傳特性有關外,主要取決于土壤中可溶態(tài)砷與土壤成分的相互作用.目前,有關鐵、鋁化合物和黏土礦物吸附砷的研究較為多見,其中鐵氧化物和氫氧化物由于其對砷的高親和力尤其受到關注[3-8].礦物吸附砷受多種因素影響,包括pH值、共存離子、吸附時間和溫度等,其中pH值是最重要的因素之一.一般而言,pH值較低有利于砷吸附,而在高 pH值條件下砷的吸附大幅降低[9-10].還有報道指出,低 pH 值可能會導致黏土礦物和金屬氧化物/氫氧化物的表面溶解