發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 17:33

　　 本文使用慢速合成方法合成了一種鐵氧化物,通過XRD、紅外吸收光譜、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等手段進(jìn)行表征分析,確定成功合成了高純度的非晶態(tài)的斯沃特曼鐵礦。通過合成樣品的元素分析確定了本次合成的斯沃特曼鐵礦的化學(xué)式為Fe_8O_8(OH)_(5.52)(SO4)_(1.24),其表面硫酸根和孔內(nèi)硫酸根含量分別為0.31 mmol/g和0.93 mmol/g。根據(jù)SEM、TEM和BET測試,本次斯沃特曼鐵礦是直徑約為500 nm的球形或橢圓形顆粒、比表面積為209 m~2/g,孔體積為0.34 cm~3/g。用合成的斯沃特曼鐵礦做吸附劑對溶液中無機(jī)磷和有機(jī)磷進(jìn)行靜態(tài)吸附,研究了溶液pH、初始濃度、共存離子等對吸附性能的影響,再研究了吸附后的斯沃特曼鐵礦穩(wěn)定性。結(jié)果表明:斯沃特曼鐵礦可以吸附無機(jī)磷和有機(jī)磷,實(shí)際吸附量分別達(dá)268.08 mg/g和57.37 mg/g,均符合Langmuir等溫吸附模型和偽二級吸附動(dòng)力學(xué)模式,屬于單層化學(xué)吸附,其最大理論吸附量分別為269.3 mg/g和56.46 mg/g,與實(shí)際吸附量一致。對不同形態(tài)磷的吸附速率常數(shù)表明,斯沃特曼鐵礦對無機(jī)磷的吸附速度比有機(jī)磷快。斯沃特曼鐵礦也可以同時(shí)吸附不同形態(tài)的磷,且吸附趨勢與單獨(dú)吸附一致,具有不同的吸附位點(diǎn),相互影響較小的特點(diǎn)。這是因?yàn)闊o機(jī)磷在斯沃特曼鐵礦上的吸附機(jī)理是以磷酸根的形式交換孔洞內(nèi)硫酸根為主,交換表面硫酸根為輔,而有機(jī)磷在斯沃特曼鐵礦上的吸附機(jī)理是以表面硫酸根交換為主的原因。在pH 2-6范圍內(nèi),無機(jī)磷的吸附量保持不變,而pH6時(shí)其吸附量出現(xiàn)下降趨勢。而對有機(jī)磷的吸附在pH 2-10范圍內(nèi)基本恒定不變。常見的三種離子NO_3~-、Cl~-、SiO_4~(2-)對斯沃特曼鐵礦吸附不同形態(tài)磷的影響小。有機(jī)磷吸附和無機(jī)磷吸附都可以抑制斯沃特曼鐵礦向針鐵礦轉(zhuǎn)變,拓寬了斯沃特曼鐵礦的穩(wěn)定存在范圍。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X753
【部分圖文】：

圖 1.1 磷酸鹽形態(tài)分布系數(shù)與溶液 pH 的關(guān)系Fig 1.1 Distribution coefficient of phosphate in solution at various pH1.2 磷對環(huán)境的危害氮、磷等物質(zhì)進(jìn)入水體中，會(huì)引起水體中藻類和浮游植物快速繁殖，量死亡等現(xiàn)象稱之為水體富營養(yǎng)化。水體中氮磷比為 6～15 是藻類生磷而言，藻類生物對磷更敏感[8]。當(dāng)水中磷的含量相對較低的時(shí)候，的影響不大[9]。因此，控制水中磷的濃度便能抑制水體富營養(yǎng)和赤潮：水體中氮濃度大于 0.2～0.3 mg/L，磷濃度超過 0.01～0.02 mg/L，生，在 pH7 - 9 的水體中細(xì)菌總量大于 10 萬個(gè)/mL，葉綠素 a 濃度超過 10營養(yǎng)化[10]。

圖 1.2 25℃時(shí) Fe-S-K-O-H 系統(tǒng)的 pe-pH 圖表Fig. 1.2 pe-pH diagram for Fe-S-K-O-H system at 25℃h(mv) / 59.2；SO42-= -2.32；K = -3.78；Jt = 黃鐵鉀釩，Sh = y = 黃鐵礦。圖中各條線的方程：Gt(pe = 17.9 - 3 pH)；Jt(pe 18.22 - 2.6 pH)，Py(pe = 5.39 - 1.14 pH)。虛線表示亞穩(wěn)狀態(tài)。結(jié)構(gòu)特征的主要差異表現(xiàn)在 FeO3(OH)3八面體的排列規(guī)則上。，都由雙鏈 FeO3(OH)3八面體組成，其雙鏈共享角形成著 c 軸延伸。每個(gè)晶胞具有兩個(gè)相同的“孔道”，其中處[41]，即孔徑為 0.5 nm。斯沃特曼鐵礦“孔道”內(nèi)存與“孔道”內(nèi)兩個(gè)相鄰的 Fe 原子鍵合，形成雙齒鏈橋

圖 1.3 斯沃特曼鐵礦和正方針鐵礦的結(jié)構(gòu)模型 6Fig.1.3 Structural model of schwertmannite and akaganeite：a 為斯沃特曼鐵礦，其中內(nèi)部硫酸根：雙齒；外部硫酸根：單齒。B 為正方針鐵礦，其中綠顏色為顏色為 O。4.3 斯沃特曼鐵礦表面特征斯沃特曼鐵礦是一種結(jié)晶性差的礦物質(zhì)，是球形或橢圓形的顆粒，直徑為 200 - 500 于大尺寸的硫酸根（0.46 nm）占據(jù)在空腔中，正方針鐵礦的結(jié)構(gòu)在 a 軸方向上發(fā)生扭曲此在四方晶胞中的 c 軸單位是單斜晶 b 軸單位的二倍，為 0.604 nm（表 1.2），這導(dǎo)致晶先沿著平行 c 軸生長（長達(dá) 200 nm），而垂直晶體生長幾納米，因此，斯沃特曼鐵礦的具有針狀體結(jié)構(gòu)和高的比表面積，其表面針狀體平均寬度和厚度為 2 - 4 nm，長度為 60；表面積通常在 100 - 200 cm2/g 范圍內(nèi)[34,36,42]。
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本文編號：2891758