編號(hào)：FTJS03185
篇名：摻鈷水鈉錳礦對(duì)鉛的吸附及對(duì)砷的氧化
作者：殷輝； 馮雄漢； 邱國(guó)紅； 譚文峰； 劉凡；
關(guān)鍵詞：二氧化錳； 水鈉錳礦； 鈷摻雜； 鉛吸附； 砷氧化； X射線光電子能譜；
機(jī)構(gòu)： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部亞熱帶農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室；
摘要： 為了研究過渡金屬離子摻雜對(duì)錳氧化物作為環(huán)境友好材料物理化學(xué)性質(zhì)的影響,在濃鹽酸還原高錳酸鉀制備水鈉錳礦過程中添加氯化鈷,在常壓回流條件下一步合成了三維納米微球狀水鈉錳礦,考察了其鉛吸附和砷氧化能力.應(yīng)用粉晶X射線衍射、化學(xué)分析、N2物理吸附、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線光電子能譜(XPS)等手段表征產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、微觀形貌和元素化學(xué)狀態(tài).當(dāng)初始鈷錳摩爾比從0.05增加到0.20時(shí),鈷的引入沒有改變水鈉錳礦層狀結(jié)構(gòu)和微觀形貌,但摻鈷水鈉錳礦的結(jié)晶度有所減弱.化學(xué)分析和XPS分析表明,隨著鈷含量的增加,礦物中錳平均氧化度降低,Mn3+和Mn4+含量分別與鈷含量呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān).鈷主要以Co(Ⅲ)OOH形式存在于礦物結(jié)構(gòu)中,而且隨著水鈉錳礦結(jié)構(gòu)中鈷含量的增加,羥基氧摩爾分?jǐn)?shù)由未摻鈷時(shí)的12.79%分別增加到13.05%、17.69%和17.79%.摻鈷水鈉錳礦對(duì)鉛的吸附能力和砷氧化能力顯著增強(qiáng).未摻鈷水鈉錳礦最大鉛吸附量為2 538 mmol.kg-1,初始鈷錳摩爾比分別為0.05、0.10、0.20時(shí),礦物對(duì)鉛的最大吸附量分別增加到2 798、2 932和3 146 mmol.kg-1.水鈉錳礦對(duì)砷的氧化率為76.5%,摻鈷水鈉錳礦對(duì)砷的氧化率分別增加2.0%、12.8%和18.9%.Co3+部分取代了Mn4+進(jìn)入到礦物晶格中,導(dǎo)致水鈉錳礦晶層內(nèi)的電荷不平衡,層負(fù)電荷增加,羥基含量增多,使水鈉錳礦對(duì)鉛的吸附能力顯著增強(qiáng).由于Co3+/Co2+具有比Mn4+/Mn3+/Mn2+更高的氧化還原電位,含鈷水鈉錳礦對(duì)砷的氧化率隨著鈷含量的增加而相應(yīng)增加.因此,摻鈷水鈉錳礦具有更好的處理重金屬離子污染水體的性能,本研究為錳氧化物環(huán)境友好材料的摻雜改性及其應(yīng)用提供了思路.
