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铁矿物对砷具有很强的结合能力而被广泛用于固定水环境中的砷,但As(V)的存在形态(吸附态砷和结合态砷)以及含砷铁矿物的晶型结构如何影响含砷铁矿物的活性等问题尚不清楚。本文深入研究了不同含 As(V)-Schwertmannite在S(-II)还原溶解过程以及Fe(II)催化转化过程中的转化行为,并研究具有非晶态和晶态结构砷酸铁在Fe(II)催化转化过程中的转化差异。利用XRD、FTIR、Raman、TEM和SEM等表征方法,深入探究次生矿物形成对砷迁移行为的影响。 吸附态As(V)和结合态As(V)对Schwertmannite溶解活性的影响存在差异,三种As(V)-Schwertmannite的反应活性顺序如下:Schwertmannite[Sch-free]>含结合态As(V)的Schwertmannite[Sch-As(V)]>含吸附态As(V)的Schwertmannite[Sch*-As(V)]。在Sch-As(V)和Sch*-As(V)的还原溶解过程中,As(V)的释放动力学同样存在差异:在 Sch-As(V)还原溶解过程中,释放出的As(V)会发生明显的反吸附现象,而在Sch*-As(V)还原溶解过程中,释放出的As(V)并未发生反吸附现象。此外,吸附在As(V)-Schwertmannite表面的Fe(II)会将其催化转化成Goethite或Magnetite,这些次生矿物可重新固定被释放出的As(V)。 吸附态 As(V)和结合态 As(V)均会抑制 Schwertmannite在 Fe(II)催化作用下的转化过程,其中吸附态As(V)对Schwertmannite转化的抑制效果更明显。在pH6.5条件下,As(V)-Schwertmannite主要转化为 Goethite和 Lepidocrocite;而在pH8.8条件下,Magnetite也是转化产物之一。在As(V)-Schwertmannite催化转化过程中,Fe(II)加速了次生矿物形成,从而导致释放的As(V)被重新固定。此外,在转化过程中Sch-As(V)和Sch*-As(V)均会发生明显的退化,在pH6.5条件下, Sch-As(V)退化更明显;而在pH8.8条件下,Sch*-As(V)的退化更明显。 在pH6.5条件下的Fe(II)催化转化过程中,AFA先转化成Lepidocrocite而后继续转化成Goethite,而Scorodite仅转化成Lepidocrocite。在 pH8.8条件下, AFA和Scorodite的转化均受到明显的抑制,在转化过程中低结晶度的AFA会向结晶程度更高的Scorodite转化,而Scorodite则会发生退化。Fe(II)的引入会有效地抑制AFA和Scorodite原有的溶解,进而有效阻碍As(V)的释放。此外,次生矿物的形成和晶体结构的重整也会抑制As(V)的释放。本研究的意义在于揭示厌氧环境中不同含砷铁矿物在 S(-II)控制的还原溶解以及 Fe(II)催化转化过程中砷的迁移规律,为有效控制砷污染提供理论依据。