發(fā)布時間：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磷和有機磷進行靜態(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磷和有機磷,實際吸附量分別達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力學模式,屬于單層化學吸附,其最大理論吸附量分別為269.3 mg/g和56.46 mg/g,與實際吸附量一致。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磷的吸附速度比有機磷快。斯沃特曼鐵礦也可以同時吸附不同形態(tài)的磷,且吸附趨勢與單獨吸附一致,具有不同的吸附位點,相互影響較小的特點。這是因為無機磷在斯沃特曼鐵礦上的吸附機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,而有機磷在斯沃特曼鐵礦上的吸附機理是以表面硫酸根交換為主的原因。在pH 2-6范圍內(nèi),無機磷的吸附量保持不變,而pH6時其吸附量出現(xiàn)下降趨勢。而對有機磷的吸附在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。有機磷吸附和無機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。
【學位單位】：內(nèi)蒙古大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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)進入水體中，會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]。當水中磷的含量相對較低的時候，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 的水體中細菌總量大于 10 萬個/mL，葉綠素 a 濃度超過 10營養(yǎng)化[10]。

圖 1.2 25℃時 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。每個晶胞具有兩個相同的“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），這導致晶先沿著平行 c 軸生長（長達 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