砷是高毒元素,是水体中优先控制的污染物之一,因此饮用水中砷的污染及其去除方法成为环境领域研究的热门话题。大量资料显示,制备高效吸附材料是处理含砷水的重要技术环节,以此为吸附剂的吸附除砷法也是实用可行的方法。本文根据Fe(Ш)、Al(Ш)、Mn(Ⅱ)对砷有较强的亲和性,研究了铁、铝、锰氧化物及复合铁铝氢氧化物对砷(Ⅴ)的吸附去除性能。研究表明,氢氧化铁和氢氧化铝对砷的吸附能力与溶液pH有关,当砷的初始浓度为0.001、0.0001和0.00001mol/L时,氢氧化铁在pH3～10的较宽范围内,吸附砷的效率分别为99.9%、99.5%和95%,可将溶液中的砷浓度降到0.05mg/L以下;当砷的初始浓度为0.0001和0.00001 mol/L时,氢氧化铝在pH6~9的范围内,吸附砷的效率分别大于99%,初始砷浓度为0.001 mol/L时,在pH为4时对砷的吸附效率最高,为84.56%。在pH为3、7和12时,氢氧化铁和氢氧化铝对砷的吸附等温线都可用Freundlich公式来进行拟合,相关系数R2>0.99。固定pH值,改变Fe(Ш)/Al(Ш)摩尔比,用化学沉淀法制得9种同时含有Fe(Ш)和Al(Ш)的系列复合铁铝氢氧化物吸附剂。用化学分析、X射线衍射、红外光谱、扫描电镜等现代分析手段对复合物的化学组成、物相、形貌、比表面积、孔容和孔径、及在溶液中的表面带电情况进行了表征和测定;考察了9种复合物对溶液中砷(Ⅴ)的吸附性能;并从吸附剂的组成、结构、表面性质,溶液的酸度、组成及砷的存在形式等三方面探讨了复合铁铝氢氧化物对溶液中As(V)的吸附机理。结果表明,在pH为5.0~9.0的范围内,当溶液中初始砷浓度为2 mg·L-1(0.0000267mol/L),不同组成的铁铝复合氢氧化物都能使溶液中的砷含量降到世界卫生组织限制的0.01mg/L以下标准,其中以Fe(Ш)/Al(Ш)摩尔比为7:3的复合物吸附除砷能力最强。pH为5.0~9.0时各复合物对砷的吸附模式均符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程。吸附机理研究表明,溶液酸度和复合铁铝氢氧化物的结构及表面电荷是影响砷吸附的重要因素。微晶~无定形态的结构特征,小孔径,大比表面积,较高的等电位点是它们具有很强砷吸附能力的主要原因。常见共存离子不影响砷的吸附,吸附态As(V)的解吸量随解吸剂pH的升高而增大;扫描电镜分析表明,吸附As(V)后吸附剂的表面孔洞比吸附前明显均匀且变小,说明As(V)进入到吸附剂的内层孔隙中。推测复合铁铝氢氧化物对砷的吸附机制为:首先通过物理的静电引力使溶液中的As(V)酸阴离子进入到吸附剂的孔隙中,再和吸附剂表面的≡Fe—OH和≡Al—OH官能团形成多核配位基络离子,产生了专属性化学吸附。该类复合物是一种优良除砷吸附剂。氧化锰对砷的吸附实验结果表明,在pH为6时,当砷的初始浓度为0.001、0.0001和0.00001mol/L时,二氧化锰除砷效率分别23.26%、50.62%、98.67%;在pH为3、7和12时,砷在氧化锰上的吸附等温线都可以用Freundlich公式来进行拟合,相关系数R~2>0.96。