砷的沉淀与吸附作用研究

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1、Ph．D．DissertationResearchonthePrecipitationandAdsorptionProcessesofArsenicPh．Supervisors·ProfessorZOUHuixianProfessorYUHongxiaStateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuseSchooloftheEnvironment，NanjingUniversityNanjing，P．R．ChinaSeptember，2009摘要毕业论文题目：壁鲍丛逵鱼

2、丛堕笠旦盟窒堑蕉銎堂专业2QQ3级博士生姓名：型鉴歪』指导教师(姓名、职称)：垒E童垡塾撞士丝篷塾撞砷具有毒性和致癌性，对人类、动物和植物具有潜在的危险性，环境中砷及砷化物污染的控制是当前环境科学领域的重要研究内容。沉淀作用和吸附作用是废水除砷的主要环境化学过程，同时，环境中砷化物的沉淀一溶解、吸附一解吸、生物富集一转化等反应也控制着砷在环境中迁移转化。研究砷酸盐的稳定性及吸附剂除砷的机理，对于有效地控制环境中的砷浓度，安全地处置含砷废物具有重要的意义。本文在优化水中微量砷测定方法的基础上，从砷的沉淀作用和吸附作用两方面

3、入手，通过长时间的沉淀一溶解和吸附实验，研究了不同类型砷酸盐(Ca、Ba、Pb、Cu等)的沉淀一溶解作用特征，确定了它们的溶度积和生成的自由能；研究了吸附剂Fe(OH)3、AI(OH)3和Mn02对不同砷浓度的吸附特征，探讨了吸附作用的机理及吸附过程中吸附作用向沉淀作用过渡的机制。主要结果如下：(1)砷酸钙化合物是石灰沉淀法除砷的主要产物。本实验在不同的pH值和Ca／As摩尔比条件下，生成的砷酸钙化合物有Ca3(As04)2"3H20(c)、Ca3(As04)2．，2／4H20(c)、Ca5(As04)3(OH)和Ca4

4、(OH)2(As04)2"4H20；当pH值等于ll～13，Ca／As摩尔比为2时，石灰沉淀法处理高浓度含砷废水效果最佳；Ca／As=1．67和2．0时生成的Cas(As04)3(OH)和Ca4(OH)2(As04)2"4H20在碱性条件下溶解度较低；Ca3(As04)2·3H20，Ca3(As04)2"21／4H20，Ca5(As04)3(OH)和Ca4(OH)2(As04)2·4H20的溶度积墨p分别为10‘2114～10’2282，10‘2l40～10—2159，10-40．1210’3923和10-27．4910

5、。2930，相应的生成自由能分别等于．3787．87kJ／mol～．3797．46kJ／mol，-3611．50kJ／mol～-3612．58kJ／mol，·5096．47kJ／mol~．5091．39kJ／mol和．4928．86kJ／mol~．4939．19kJ／mol；C02可使砷酸钙盐发生不一致溶解，溶解度增加。(2)Ba3(As04)2(c)和BaHAs04．H20(c)是沉淀法除砷形成的砷酸钡盐的主要形式；强酸和强碱条件都不利于水中As的去除，在初始pH值为9～11时，溶液平衡pH值在7．50左右，水中砷含量

6、最低：砷酸氢钡BaHAs04．H20(c)在pH=6的水中溶解时，体系中的As浓度随着pH的增加而减小，Ba3(As04)2(c)在pH=8～ll的水中溶解时，溶液摘要的平衡pH值下降，进入水中的砷含量升高，Ba3(As04)2(c)在pH>12的水中较稳定；Ba3(As04)2(c)和BaHAs04-H20(c)的溶度积Kp分别为10-23．5310。2252和10-5．60～10。567，生成自由能分别为．3113．40~-3107．63kJ／mol和．1544．47~-1544．87kJ／mol。(3)砷酸铅是农药

7、的主要成分。本实验鉴别出的砷酸铅盐有PbHAs04·2H20(c)、Pb5(As04)30H·H20(c)、Pb3(As04)2(c)和Pb8As2013(8PbO·As205)(c)四种类型，它们的溶度积(墨。)分别为10。1070、10。8175、10。3383和10—174”，生成自由能分别为．1274．36kJ／mol、．2928．33kJ／mol、．1563．12kJ／mol和．3909．69kJ／mol。(4)砷酸铜化合物主要用作染料和木材防腐剂。本实验鉴别出Cu3(As04)2(c)、KCu3H(As04)

8、2(OH)2(c)、KCu3(OH)2(As04)(HAs04)(c)和Cu5(As04)2(HAs04)2‘9H20(c)四种砷酸铜盐，它们的溶度积(Ks。)分别为10。4399、10。5747、10。50·29和10’7755，生成自由能分别为．1351．35kJ／mol、．2026．25kJ／mol、．2051