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水铁矿的结构、组成及环境地球化学行为 被引量:50
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作者 王小明 杨凯光 +4 位作者 孙世发 徐剑 李耀光 刘凡 冯雄汉 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期339-347,共9页
水铁矿广泛分布于水、土壤、沉积物和生物体中,它具有大比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中某些污染物质和营养元素的形态、迁移和转化。此外,它也是环境中其他晶质铁(氢)氧化物形成的前驱体。然而,人们对水铁矿在环境中的作用和... 水铁矿广泛分布于水、土壤、沉积物和生物体中,它具有大比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中某些污染物质和营养元素的形态、迁移和转化。此外,它也是环境中其他晶质铁(氢)氧化物形成的前驱体。然而,人们对水铁矿在环境中的作用和重要性的认识还存在不足,主要表现在:(1)水铁矿通常被混淆为无定形铁氢氧化物或水合铁氧化物,环境中的水铁矿因难以分离和进行定量分析而使其含量常被低估;(2)水铁矿结晶弱,结构表征困难,对其在环境中的分布、组成、结构及性质的认识较欠缺。水铁矿以弱晶质的纳米颗粒形式存在,其XRD(X射线衍射)线少且宽、强度弱。根据衍射线的条数可将水铁矿分为结晶较弱的2-线水铁矿(2LFh)和结晶较好的6-线水铁矿(6LFh)。目前,普遍接受的水铁矿化学式为Fe5HO8.4 H2O,但大量实验表明H2O不是水铁矿结构的必要成分,且容易被吸附的外来物质取代。有人提出水铁矿是一种二元结构,中心为八面体配位Fe,表面以四面体配位Fe为主,这有待论证。最近,通过PDF(配对分布函数)研究水铁矿的结构表明,理想水铁矿结构包含20%四面体配位Fe和80%八面体配位Fe,化学式为Fe10O14(OH)2。然而,不少学者对这一新的水铁矿结构模型提出了质疑。对近年来水铁矿的分布、组成、结构和环境行为方面的研究和存在的问题进行了综述和讨论,并且对水铁矿的未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 水铁矿 分布 组成 结构 环境行为
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活性炭负载Fe(Ⅲ)吸附剂去除饮用水中的As(Ⅴ) 被引量:27
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作者 姚淑华 贾永锋 +1 位作者 汪国庆 石中亮 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期250-256,共7页
利用活性炭负载水合铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于饮用水中As(Ⅴ)的去除.研究了活性炭种类、粒度、溶液pH值、Fe(Ⅲ)盐浓度和干扰离子等对As(Ⅴ)去除的影响.结果表明,煤质活性炭作为基质负载水合铁氧化物比椰壳炭和果壳炭具有更好的... 利用活性炭负载水合铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于饮用水中As(Ⅴ)的去除.研究了活性炭种类、粒度、溶液pH值、Fe(Ⅲ)盐浓度和干扰离子等对As(Ⅴ)去除的影响.结果表明,煤质活性炭作为基质负载水合铁氧化物比椰壳炭和果壳炭具有更好的除砷效果.随着炭粒度降低,除砷效率显著增加.在pH3~9范围内,活性炭负载水合铁氧化物可有效吸附As(Ⅴ).F-,Cl-,SO42-的加入对As(Ⅴ)的去除效率基本无影响,而SiO32-和PO43-则明显抑制As(Ⅴ)的去除.Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述复合吸附剂对As(Ⅴ)的吸附平衡.动力学研究表明,As(Ⅴ)吸附反应可用二级速率方程描述. 展开更多
关键词 As(Ⅴ) 吸附剂 水合铁氧化物 活性炭
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酸性矿山废水天然中和形成的富铁沉淀及其环境属性 被引量:26
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作者 周跃飞 谢越 周立祥 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1581-1588,共8页
采集了云南王家滩铁矿的酸性矿山排水及其与溪流中和后的溪水与沉积物,运用谱学及电子显微分析等方法,对采集样品的化学及矿物学等方面的特征进行了分析.结果表明,王家滩铁矿的酸性矿山排水在与未污染溪水中和时,酸度和电导率均显著降低... 采集了云南王家滩铁矿的酸性矿山排水及其与溪流中和后的溪水与沉积物,运用谱学及电子显微分析等方法,对采集样品的化学及矿物学等方面的特征进行了分析.结果表明,王家滩铁矿的酸性矿山排水在与未污染溪水中和时,酸度和电导率均显著降低,但元素的浓度变化不很一致,沿水流方向,除Fe3+、SO42-、Ca2+等少数元素,大多数元素的浓度都未发生明显的降低.中和成因沉淀物具有富铁的特征,矿物组成以水铁矿为主,此外在下游沉积物中还见有少量针铁矿及纤铁矾.其中上游中和区水铁矿以2线水铁矿为主,下游以6线水铁矿为主.而各处沉积均具有明显的分层特征,且均为外层以2线水铁矿为主,内层以6线水铁矿及针铁矿为主.以水铁矿为主要矿物的中和沉积物对各种有毒有害元素具有较强的吸持作用.对这些结果的进一步分析表明,在成因上,pH值和SO42-的浓度共同控制了水铁矿的形成;在重(类)金属吸持方面,水铁矿的迁移及相应的对AMD中重(类)金属的自净化作用受中和区域的水动力条件影响较大. 展开更多
关键词 酸性矿山废水 中和 沉淀 水铁矿 环境属性
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不同因素影响下Fe(Ⅲ)水解中和法制备FeOOH矿相的光谱分析 被引量:17
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作者 熊慧欣 梁剑茹 +1 位作者 徐轶群 周立祥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期2005-2009,共5页
羟基氧化铁(FeOOH)作为重金属等污染物的吸附材料倍受关注,但不同因素作用下形成的FeOOH产物矿相、结构性质的差异及其对环境功能的影响,却少有报道。采用X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,系统考察了Fe(Ⅲ)溶液... 羟基氧化铁(FeOOH)作为重金属等污染物的吸附材料倍受关注,但不同因素作用下形成的FeOOH产物矿相、结构性质的差异及其对环境功能的影响,却少有报道。采用X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,系统考察了Fe(Ⅲ)溶液水解中和形成FeOOH时,不同作用因素如铁盐种类、pH和温度等对产物矿相的影响。结果表明,pH 8条件下,Fe(Ⅲ)溶液水解产物均为二线水铁矿(Fe5HO8.4H2O);随着pH升高,Fe5HO8.4H2O会向α-FeOOH相转化。Cl-和NO3-离子的存在分别有利于β-FeOOH和α-FeOOH的形成;SO42-会阻碍Fe5HO8.4H2O向-αFeOOH相转化;Fe2+存在时,会促进Fe5HO8.4H2O向α-FeOOH相转化。加热陈化,可促进Fe5HO8.4H2O转化为α-FeOOH,且利于良好结晶α-FeOOH的形成。但pH≤5,富含Cl-的Fe(Ⅲ)溶液加热水解利于β-FeOOH的生成。不同因素影响下形成的FeOOH,在矿相、表面基团、颗粒形貌和粒径大小上存在一定的差异。 展开更多
关键词 羟基氧化铁 水铁矿 四方纤铁矿 针铁矿 光谱分析
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pH和络合剂对五价锑在水钠锰矿和水铁矿表面吸附行为的影响 被引量:16
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作者 王华伟 李晓月 +1 位作者 李卫华 孙英杰 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期180-187,共8页
研究了pH和络合剂对Sb(Ⅴ)在水钠锰矿和水铁矿表面吸附性能的影响.结果表明,水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)有良好的去除效果,初始pH显著影响水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)的去除效率.随着初始pH值的降低,水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)的去除率显著增... 研究了pH和络合剂对Sb(Ⅴ)在水钠锰矿和水铁矿表面吸附性能的影响.结果表明,水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)有良好的去除效果,初始pH显著影响水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)的去除效率.随着初始pH值的降低,水钠锰矿和水铁矿对Sb(Ⅴ)的去除率显著增加.在初始pH 5.0时,Sb(Ⅴ)的去除率、吸附速率和吸附量要优于pH 7.0和9.0.Sb(Ⅴ)在水钠锰矿和水铁矿表面的吸附行为符合准二级动力学模型.在初始pH 5.0时,Langmuir模型可以较好地描述Sb(Ⅴ)在水钠锰矿和水铁矿表面的吸附过程.柠檬酸和乙二胺四乙酸(EDTA)两种络合剂显著抑制了Sb(Ⅴ)在水钠锰矿和水铁矿表面的吸附效果. 展开更多
关键词 五价锑 吸附行为 水铁矿 水钠锰矿 PH 络合剂
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粉煤灰负载水合氧化铁处理含磷(V)废水 被引量:12
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作者 姚淑华 刘丹 石中亮 《过程工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期882-886,共5页
对粉煤灰负载水合氧化铁去除水中HPO42-的性能进行了实验研究,考察了吸附剂用量、HPO42-浓度、溶液pH值、溶液共存离子等因素对吸附的影响,分析了其在不同温度下的吸附等温线及对HPO42-的吸附动力学,结果表明,Langmuir和Freundlich方程... 对粉煤灰负载水合氧化铁去除水中HPO42-的性能进行了实验研究,考察了吸附剂用量、HPO42-浓度、溶液pH值、溶液共存离子等因素对吸附的影响,分析了其在不同温度下的吸附等温线及对HPO42-的吸附动力学,结果表明,Langmuir和Freundlich方程能较好地描述吸附平衡,其吸附动力学符合Lagergren二级方程.粉煤灰经过改性对HPO42-有很强的去除能力,在吸附剂用量8.0g/L,pH=3的条件下,粉煤灰负载水合氧化铁对HPO42-的去除率可达97%.共存离子浓度在5~30mg/L时,SO42-,NO32-,CO32-和Cl-等对HPO42-的去除几乎没有影响,而SiO32-的存在则明显抑制HPO42-的去除. 展开更多
关键词 粉煤灰 水合氧化铁 HPO4^2- 吸附 废水
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人工合成铁、铝矿对As(V)吸附的研究 被引量:13
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作者 吴萍萍 曾希柏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期603-610,共8页
采用批实验方法研究了人工合成铁、铝矿物对As(V)的吸附,考察吸附时间及溶液pH值对As(V)吸附的影响.结果表明,不同类型铁、铝矿对As(V)的吸附量均表现出随初始As(V)浓度(0.1-100mg/L)的增加而增加的趋势,其中水铁矿的吸附量... 采用批实验方法研究了人工合成铁、铝矿物对As(V)的吸附,考察吸附时间及溶液pH值对As(V)吸附的影响.结果表明,不同类型铁、铝矿对As(V)的吸附量均表现出随初始As(V)浓度(0.1-100mg/L)的增加而增加的趋势,其中水铁矿的吸附量在整个浓度范围内始终呈上升趋势,初始浓度为100mg/L As(V)时的吸附量为22.56mg/g,而针铁矿、水铝矿和赤铁矿的吸附量在低初始浓度时上升较快,随浓度升高上升幅度减缓直至平衡,其中赤铁矿的吸附量最小,100mg/L As(V)时的吸附量为4.75mg/g.Freundlich方程对吸附数据的拟合效果优于Langmuir方程,吸附能力表现为水铁矿最高,水铝矿和针铁矿相近,赤铁矿较低.随着吸附时间的增加,4种铁、铝矿物对As(V)的吸附量都逐渐增加,尤其是水铁矿,10min内即达到平衡吸附量的96.3%;水铝矿和针铁矿在48h时吸附量分别为平衡吸附量的97.2%和97.4%;赤铁矿则需96h才基本达到平衡.除水铁矿外,4种动力学方程对其他矿物动力学曲线的拟合均较好,尤其是双常数方程.pH值对矿物吸附As(V)的影响受As(V)初始浓度的影响,初始浓度较低时,铁、铝矿的吸附量仅在极碱条件下(pH〉10)降低,而初始浓度较高时则表现为随pH值升高直线下降的趋势. 展开更多
关键词 水铁矿 针铁矿 赤铁矿 水铝矿 吸附 PH值
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Effect of microbial mediated iron plaque reduction on arsenic mobility in paddy soil 被引量:11
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作者 WANG Xinjun CHEN Xueping +2 位作者 YANG Jing WANG Zhaosu SUN Guoxin 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第11期1562-1568,共7页
The potential of microbial mediated iron plaque reduction, and associated arsenic (As) mobility were examined by iron reducing bacteria enriched from As contaminated paddy soil. To our knowledge, this is the first t... The potential of microbial mediated iron plaque reduction, and associated arsenic (As) mobility were examined by iron reducing bacteria enriched from As contaminated paddy soil. To our knowledge, this is the first time to report the impact of microbial iron plaque reduction on As mobility. Iron reduction occurred during the inoculation of iron reducing enrichment culture in the treatments with iron plaque and ferrihydrite as the electron acceptors, respectively. The Fe(II) concentration with the treatment of anthraquinone-2, 6-disulfonic acid (AQDS) and iron reducing bacteria increased much faster than the control. Arsenic released from iron plaque with the iron reduction, and a significant correlation between Fe(II) and total As in culture was observed. However, compared with control, the increasing rate of As was inhibited by iron reducing bacteria especially in the presence of AQDS. In addition, the concentrations of As(III) and As(V) in abiotic treatments were higher than those in the biotic treatments at day 30. These results indicated that both microbial and chemical reductions of iron plaque caused As release from iron plaque to aqueous phase, however, microbial iron reduction induced the formation of more crystalline iron minerals, leading to As sequestration. In addition, the presence of AQDS in solution can accelerate the iron reduction, the As release from iron plaque and subsequently the As retention in the crystalline iron mineral. Thus, our results suggested that it is possible to remediate As contaminated soils by utilizing iron reducing bacteria and AQDS. 展开更多
关键词 iron reducing bacteria iron plaque ARSENIC anthraquinone-2 6-disulfonic acid (AQDS) paddy soil ferrihydrite
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人工合成水铁矿对含磷废水的吸附性能 被引量:12
9
作者 崔蒙蒙 王殿升 +1 位作者 黄天寅 刘锋 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3498-3507,共10页
采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂.利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等分析手段确定FM为无定形状态的2 L水铁矿,主要由Fe、O、Ca、Si等元素组成.通过实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除... 采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂.利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等分析手段确定FM为无定形状态的2 L水铁矿,主要由Fe、O、Ca、Si等元素组成.通过实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除磷效率的影响,并对其吸附除磷的机制进行了分析.结果表明,在吸附时间60 min、磷酸盐溶液初始p H为2、相对投加量为7 g·L^(-1)、反应温度为25℃、初始含磷浓度为10 mg·L^(-1)、溶液体积为50 m L的条件下,磷酸盐的去除率达到99.14%;在不同温度下的吸附等温式均满足Langmuir等温吸附模型,相关系数达到0.95以上;由热力学参数可知,FM吸附磷酸盐的反应属于自发(式)的吸热反应;FM去除磷酸盐的反应用准一级动力学模型和准二级动力学模型均可以描述;通过再生实验可知,用0.1 mol·L^(-1)的氢氧化钠溶液可以使99%左右吸附在FM上的磷酸盐解吸下来.因此,FM适合作为处理含磷废水的吸附材料. 展开更多
关键词 水铁矿 形态表征 等温吸附 热力学 动力学 解吸
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铁(氢)氧化物悬液中磷酸盐的吸附-解吸特性研究 被引量:12
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作者 王小明 孙世发 +3 位作者 刘凡 谭文峰 胡红青 冯雄汉 《地球化学》 CAS CSCD 2012年第1期89-98,共10页
铁(氢)氧化物对P的吸持和释放在一定程度上决定着P的生物有效性和水体富营养化。以两种环境中常见晶质铁氧化物(针铁矿和赤铁矿)为对照,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和孔径分析以及动力学和吸附-解吸热力学平衡等... 铁(氢)氧化物对P的吸持和释放在一定程度上决定着P的生物有效性和水体富营养化。以两种环境中常见晶质铁氧化物(针铁矿和赤铁矿)为对照,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和孔径分析以及动力学和吸附-解吸热力学平衡等技术方法,研究了弱晶质水铁矿对P吸附-解吸特性,并探讨了相关机制。实验表明,三种矿物对P的吸附分为起始的快速反应和随后的慢速反应,它们均符合准一级动力学过程,反应中OH–释放明显滞后于P吸附,P吸附经历了从外圈到内圈配位、单齿到多齿配位过渡的过程;与晶质氧化铁比,水铁矿吸附容量和OH–释放量更大、慢速吸附反应更快、存在缓慢扩散反应阶段,吸附容量依次是:水铁矿(4.36μmol/m2)>>针铁矿(2.62μmol/m2)>赤铁矿(2.28μmol/m2);针铁矿和赤铁矿吸附P符合L(Langmuir)模型,而水铁矿更符合F(Freundlich)模型。中性盐介质(KCl)中在最大吸附量时P的解吸率依次为:水铁矿(8.5%)<针铁矿(10%)<赤铁矿(12.5%);柠檬酸通过配体解吸和诱导溶解两种机制促进P的解吸,最大吸附量时解吸率依次是:针铁矿(25%)<水铁矿(32%)<赤铁矿(50%)。 展开更多
关键词 铁(氢)氧化物 水铁矿 针铁矿 赤铁矿 吸附和解吸
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Fe(Ⅱ)存在条件下氧化铁-高岭石复合物的形成与转化 被引量:12
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作者 魏世勇 刘茜 +2 位作者 刘凡 冯雄汉 谭文峰 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1134-1143,共10页
氧化铁-高岭石复合物是我国南方土壤的重要组分,也是影响这些土壤理化性质的主要因子。本文以Fe(Ⅱ)为添加剂,研究了晶质氧化铁-高岭石复合物的形成与转化过程及其影响因素。结果表明,Fe(Ⅱ)可加速晶质氧化铁-高岭石复合物的形成,... 氧化铁-高岭石复合物是我国南方土壤的重要组分,也是影响这些土壤理化性质的主要因子。本文以Fe(Ⅱ)为添加剂,研究了晶质氧化铁-高岭石复合物的形成与转化过程及其影响因素。结果表明,Fe(Ⅱ)可加速晶质氧化铁-高岭石复合物的形成,在一定程度上克服了高岭石对晶质氧化铁形成的抑制作用。当Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)摩尔比(R)在0.04~0.06时,Fe(Ⅱ)可加速纤铁矿、针铁矿、赤铁矿-高岭石复合物的形成;当R≥0.1时,可快速形成磁铁矿-高岭石复合物。在温度50~60℃、pH5~6条件下,Fe(Ⅱ)可加速纤铁矿、针铁矿-高岭石复合物的形成;温度80℃及中性附近时,可加速赤铁矿-高岭石复合物的形成;pH9时,则形成了磁铁矿-高岭石复合物。高岭石的存在减弱了Fe(Ⅱ)对晶质氧化铁形成的催化效果,也可影响产物类型和结晶形貌。上述结果可为自然环境中氧化铁以及氧化铁-高岭石复合物的形成转化过程提供重要参考。 展开更多
关键词 高岭石 Fe(Ⅱ) 水铁矿 晶质氧化铁 复合物
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水铁矿对As(Ⅲ)的吸附性能的研究 被引量:11
12
作者 崔慧瑛 梁成华 +1 位作者 杜立宇 王楠 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期490-493,共4页
以人工合成的水铁矿为吸附材料,研究水铁矿对三价砷离子的吸附特征,探索试验过程中吸附剂的添加量、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明,用Langmuir和Freundlich方程都可以很好的拟合吸附量与三价砷初始浓度之间的关系,其相关... 以人工合成的水铁矿为吸附材料,研究水铁矿对三价砷离子的吸附特征,探索试验过程中吸附剂的添加量、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明,用Langmuir和Freundlich方程都可以很好的拟合吸附量与三价砷初始浓度之间的关系,其相关系数均可达到显著水平;水铁矿对三价砷的去除率最高可达99.5%;35℃下的吸附量均比25℃大;水溶液的pH值对水铁矿吸附三价砷有很重要的影响,pH<8时吸附量与吸附率随着pH上升而增加,pH=8时达到最大,pH>8时,其吸附量与吸附率随pH上升而降低。 展开更多
关键词 水铁矿 三价砷离子 吸附 温度 PH
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微生物作用引起的铁铝氢氧化物吸附砷的还原与释放机制研究 被引量:10
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作者 张雪霞 贾永锋 +3 位作者 潘蓉蓉 陈亮 王新 许丽英 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期755-760,共6页
地下水砷污染的形成机制目前尚不清楚,普遍认为,微生物对吸附于铁氧化物表面的As(Ⅴ)以及基质Fe(Ⅲ)的还原是砷释放的主要原因.本研究中以富集的混合菌群为接种微生物,以不同比例(Al∶Fe为1∶0、1∶1、0∶1)的铁铝氢氧化物为吸附剂,考... 地下水砷污染的形成机制目前尚不清楚,普遍认为,微生物对吸附于铁氧化物表面的As(Ⅴ)以及基质Fe(Ⅲ)的还原是砷释放的主要原因.本研究中以富集的混合菌群为接种微生物,以不同比例(Al∶Fe为1∶0、1∶1、0∶1)的铁铝氢氧化物为吸附剂,考察了微生物对吸附于这些载体上的As(Ⅴ)的还原和迁移作用.结果表明,接种微生物后,3种体系表现出不同程度的As释放,溶液中释放的As基本上是As(Ⅲ).在氢氧化铁体系中,溶解态As(Ⅲ)浓度仅为60μg/L左右,微生物还原产生的As(Ⅲ)几乎全部存在于固相中;在Al∶Fe为1∶1的铁铝氢氧化物中,溶解态As(Ⅲ)大约为1.3 mg/L;氢氧化铝体系中,该值为7.8mg/L,约占微生物还原总As(Ⅲ)的82%.而未接种的对照组均未检测到As(Ⅲ)以及明显的As释放.本研究还考察了吸附基质铁氧化物的还原对砷迁移的影响,结果表明,砷的还原发生在铁还原之前,铁的还原并没有引起砷的明显释放.因此,根据本实验结果推断,氢氧化铁吸附的As(Ⅴ)的还原及Fe(Ⅲ)的还原很可能不是造成地下水系统中砷释放的主要原因,而吸附于铝氧化物或其它矿物表面的As(Ⅴ)的还原可能引起了砷向水相迁移. 展开更多
关键词 微生物 还原 迁移 氢氧化铁 氢氧化铝
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优化水铁矿-腐殖酸复合材料对镉、铅污染土壤的稳定化 被引量:8
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作者 李杰 赵转军 +3 位作者 马翔邦 韩亮威 林致远 关姝琪 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2693-2702,共10页
为解决土壤重金属污染问题,用高温改性腐殖酸制备出水铁矿-不溶性腐殖酸(Fh-IHA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析Fh-IHA的表面特性,结合田间稳定试验研究施加Fh-IHA对土壤pH,有机... 为解决土壤重金属污染问题,用高温改性腐殖酸制备出水铁矿-不溶性腐殖酸(Fh-IHA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析Fh-IHA的表面特性,结合田间稳定试验研究施加Fh-IHA对土壤pH,有机质(OM),铵态氮(A-N)、有效磷(A-P)、速效钾(A-K)和镉、铅形态的影响.结果表明,Fh-IHA表面粗糙、比表面积大、含有多种官能团,可通过表面络合、静电吸附结合镉、铅离子;稳定化修复后土壤pH轻微降低,有机质升高,铵态氮、有效磷、速效钾转变为缓效养分;稳定态镉、铅百分比含量分别升高22.1%—34.0%、15.6%—21.4%,且经90 d监测未出现活化现象.研究表明,Fh-IHA对土壤中重金属镉、铅稳定效果显著,可作为一种环境友好的土壤重金属污染修复材料. 展开更多
关键词 水铁矿 不溶性腐殖酸 镉、铅污染 土壤修复
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Interaction of polyhydroxy fullerenes with ferrihydrite:adsorption and aggregation 被引量:6
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作者 Jing Liu Runliang Zhu +5 位作者 Tianyuan Xu Mingwang Laipan Yanping Zhu Qing Zhou Jianxi Zhu Hongping He 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期1-9,共9页
The rapid development of nanoscience and nanotechnology, with thousands types of nanomaterials being produced, will lead to various environmental impacts. Thus,understanding the behaviors and fate of these nanomateria... The rapid development of nanoscience and nanotechnology, with thousands types of nanomaterials being produced, will lead to various environmental impacts. Thus,understanding the behaviors and fate of these nanomaterials is essential. This study focused on the interaction between polyhydroxy fullerenes(PHF) and ferrihydrite(Fh), a widespread iron(oxyhydr)oxide nanomineral and geosorbent. Our results showed that PHF were effectively adsorbed by Fh. The adsorption isotherm fitted the D-R model well, with an adsorption capacity of 67.1 mg/g. The adsorption mean free energy of 10.72 k J/mol suggested that PHF were chemisorbed on Fh. An increase in the solution p H and a decrease of the Fh surface zeta potential were observed after the adsorption of PHF on Fh; moreover, increasing initial solution p H led to a reduction of adsorption. The Fourier transform infrared spectra detected a red shift of C–O stretching from 1075 to 1062 cm-1 and a decrease of Fe–O bending, implying the interaction between PHF oxygenic functional groups and Fh surface hydroxyls. On the other hand, PHF affected the aggregation and reactivity of Fh by changing its surface physicochemical properties. Aggregation of PHF and Fh with individual particle sizes increasing from 2 nm to larger than 5 nm was measured by atomic force microscopy. The uniform distribution of C and Fe suggested that the aggregates of Fh were possibly bridged by PHF. Our results indicated that the interaction between PHF and Fh could evidently influence the migration of PHF, as well as the aggregation and reactivity of Fh. 展开更多
关键词 NANOPARTICLES Polyhydroxy fullerenes ferrihydrite ADSORPTION AGGREGATION
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Maghemite(γ-Fe_2O_3) nanoparticles enhance dissimilatory ferrihydrite reduction by Geobacter sulfurreducens: Impacts on iron mineralogical change and bacterial interactions 被引量:6
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作者 Zheng Chen Yaxian Zhang +7 位作者 Qingliu Luo Liuying Wang Shurui Liu Yajuan Peng Haitao Wang Liang Shen Qingbiao Li Yuanpeng Wang 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期193-203,共11页
Microbially mediated bioreduction of iron oxyhydroxide plays an important role in the biogeochemical cycle of iron.Geobacter sulfurreducens is a representative dissimilatory ironreducing bacterium that assembles elect... Microbially mediated bioreduction of iron oxyhydroxide plays an important role in the biogeochemical cycle of iron.Geobacter sulfurreducens is a representative dissimilatory ironreducing bacterium that assembles electrically conductive pili and cytochromes.The impact of supplementation withγ-Fe_2O_3 nanoparticles(NPs)(0.2 and 0.6 g)on the G.sulfurreducens-mediated reduction of ferrihydrite was investigated.In the overall performance of microbial ferrihydrite reduction mediated byγ-Fe_2O_3 NPs,stronger reduction was observed in the presence of direct contact withγ-Fe_2O_3 NPs than with indirect contact.Compared to the production of Fe(Ⅱ)derived from biotic modification with ferrihydrite alone,increases greater than 1.6-and 1.4-fold in the production of Fe(Ⅱ)were detected in the biotic modifications in which direct contact with 0.2 g and 0.6 gγ-Fe_2O_3 NPs,respectively,occurred.X-ray diffraction analysis indicated that magnetite was a unique representative iron mineral in ferrihydrite when active G.sulfurreducens cells were in direct contact withγ-Fe_2O_3 NPs.Because of the sorption of biogenic Fe(Ⅱ)ontoγ-Fe_2O_3 NPs instead of ferrihydrite,the addition ofγ-Fe_2O_3 NPs could also contribute to increased duration of ferrihydrite reduction by preventing ferrihydrite surface passivation.Additionally,electron microscopy analysis confirmed that the direct addition ofγ-Fe_2O_3 NPs stimulated the electrically conductive pili and cytochromes to stretch,facilitating long-range electron transfer between the cells and ferrihydrite.The obtained findings provide a more comprehensive understanding of the effects of iron oxide NPs on soil biogeochemistry. 展开更多
关键词 Iron ferrihydrite NANOPARTICLES REDUCTION GEOBACTER sulfurreducens
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Simultaneous removal of Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ)by ferrihydrite-biochar composite:Enhanced effects of As(Ⅴ)on Cd(Ⅱ)adsorption 被引量:1
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作者 Wenjun Zeng Yang Lu +4 位作者 Jingyan Zhou Jie Zhang Yuanxiao Duan Changxun Dong Wencheng Wu 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期267-280,共14页
The coexistence of cadmium(Cd(Ⅱ))and arsenate(As(Ⅴ))pollution has long been an environmental problem.Biochar,a porous carbonaceous material with tunable functionality,has been used for the remediation of contaminate... The coexistence of cadmium(Cd(Ⅱ))and arsenate(As(Ⅴ))pollution has long been an environmental problem.Biochar,a porous carbonaceous material with tunable functionality,has been used for the remediation of contaminated soils.However,it is still challenging for the dynamic quantification and mechanistic understanding of the simultaneous sequestration of multi-metals in biochar-engineered environment,especially in the presence of anions.In this study,ferrihydrite was coprecipitated with biochar to investigate how ferrihydritebiochar composite affects the fate of heavy metals,especially in the coexistence of Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ).In the solution system containing both Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ),the maximum adsorption capacities of ferrihydrite-biochar composite for Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ)reached 82.03μmol/g and 531.53μmol/g,respectively,much higher than those of the pure biochar(26.90μmol/g for Cd(Ⅱ),and 40.24μmol/g for As(Ⅴ))and ferrihydrite(42.26μmol/g for Cd(Ⅱ),and 248.25μmol/g for As(Ⅴ)).Cd(Ⅱ)adsorption increased in the presence of As(Ⅴ),possibly due to the changes in composite surface charge in the presence of As(Ⅴ),and the increased dispersion of ferrihydrite by biochar.Further microscopic and mechanistic results showed that Cd(Ⅱ)complexed with both biochar and ferrihydrite,while As(Ⅴ)was mainly complexed by ferrihydrite in the Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ)coexistence system.Ferrihydrite posed vital importance for the co-adsorption of Cd(Ⅱ)and As(Ⅴ).The different distribution patterns revealed by this study help to a deeper understanding of the behaviors of cations and anions in the natural environment. 展开更多
关键词 ferrihydrite Biochar Cadmium ARSENATE Simultaneous sequestration Binding mechanisms
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水铁矿对磷的吸附及胶体态磷迁移能力预测 被引量:7
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作者 马杰 马玉玲 +4 位作者 钱晓燕 王智巧 陈雅丽 翁莉萍 李永涛 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期85-93,共9页
土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水... 土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水铁矿固体上分布的影响;通过DLVO理论,预测水铁矿胶体结合态磷的稳定性和迁移能力。结果表明,假二级动力学模型(R2=0.964)更适合用于描述磷在水铁矿上的吸附过程,磷在水铁矿上的吸附受液膜扩散、内部扩散和化学吸附等过程控制。Freundlich模型(R2=0.970)对等温吸附的拟合效果好,说明水铁矿对磷的吸附为多层吸附过程。从Langmuir模型参数可知,水铁矿对磷的最大理论吸附量为22.55 mg·g–1。水铁矿对磷的吸附能力随pH的升高而降低,随离子强度的升高而升高。然而,低离子强度和高pH有利于反应体系中水铁矿胶体的释放。无论胡敏酸是否存在,在碱性且离子强度不高(1~10 mmol·L–1)的条件下,有约5%~20%的磷会与水铁矿胶体结合,且这些磷-水铁矿胶体之间的静电斥力较大。根据DLVO理论计算可知,这些带负电荷的胶体之间稳定性较好,在土壤中有一定迁移能力。在实际农业活动中,磷肥的过量施用可能会使大量的磷酸根离子吸附在铁矿物上,促进土壤孔隙水中形成稳定的、带负电的铁矿物胶体,这种磷-铁矿物复合胶体的迁移很可能成为磷迁移的另一种形式。本研究结果可为胶体促进下磷淋失风险评估提供理论和数据支撑。 展开更多
关键词 土壤磷 水铁矿 吸附 胶体态磷 DLVO
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Mechanistic insight into Cr(Ⅵ)retention by Si-containing ferrihydrite 被引量:1
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作者 Ying Hu Qiang Xue +3 位作者 Honghan Chen Huaming Guo Kenneth C.Carroll Song Wang 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期217-225,共9页
Hexavalent chromium[Cr(Ⅵ)]causes serious harm to the environment due to its high toxicity,solubility,and mobility.Ferrihydrites(Fh)are the main adsorbent and trapping agent of Cr(Ⅵ)in soils and aquifers,and they usu... Hexavalent chromium[Cr(Ⅵ)]causes serious harm to the environment due to its high toxicity,solubility,and mobility.Ferrihydrites(Fh)are the main adsorbent and trapping agent of Cr(Ⅵ)in soils and aquifers,and they usually coexist with silicate(Si),forming Si-containing ferrihydrite(Si-Fh)mixtures.However,the mechanism of Cr(Ⅵ)retention by Si-Fh mixtures is poorly understood.In this study,the behaviors and mechanisms of Cr(Ⅵ)adsorption onto Si-Fh with different Si/Fe molar ratios was investigated.Transmission electron microscope,Fourier transform infrared spectroscopy,X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy,and other techniques were used to characterize Si-Fh and Cr(Ⅵ)-loading of Si-Fh.The results show that specific surface area of Si-Fh increases gradually with increasing Si/Fe ratios,but Cr(Ⅵ)adsorption on Si-Fh decreases with increasing Si/Fe ratios.This is because with an increase in Si/Fe molar ratio,the point of zero charge of Si-Fh gradually decreases and electrostatic repulsion between Si-Fh and Cr(Ⅵ)increases.However,the complexation of Cr(Ⅵ)is enhanced due to the increase in adsorbed hydroxyl(A-OH-)on Si-Fh with increasing Si/Fe molar ratio,which partly counteracts the effect of the electrostatic repulsion.Overall,the increase in the electrostatic repulsion has a greater impact on adsorption than the additional complexation with Si-Fh.Density functional theory calculation further supports this observation,showing the increases in electron variation of bonding atoms and reaction energies of inner spherical complexes with the increase in Si/Fe ratio. 展开更多
关键词 Hexavalent chromium ferrihydrite Si/Fe ratio Cr(Ⅵ)Adsorption
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人工合成水铁矿对水中六价铬的吸附特征研究 被引量:7
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作者 丁秘 康文晶 +3 位作者 冯程龙 余光辉 冉炜 沈其荣 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期29-33,共5页
利用人工合成的水铁矿对水中的铬(Ⅵ)进行吸附研究,考察了吸附时间、吸附剂用量、离子强度等对吸附效果的影响。结果表明,在室温条件下,水铁矿吸附Cr(Ⅵ)达到吸附平衡用时约120 min,吸附剂水铁矿的最佳投加量为2 g/L;在p H为2~4、离子... 利用人工合成的水铁矿对水中的铬(Ⅵ)进行吸附研究,考察了吸附时间、吸附剂用量、离子强度等对吸附效果的影响。结果表明,在室温条件下,水铁矿吸附Cr(Ⅵ)达到吸附平衡用时约120 min,吸附剂水铁矿的最佳投加量为2 g/L;在p H为2~4、离子强度为0.01~0.02 mol/L时,Cr(Ⅵ)的去除率较高。水铁矿吸附Cr(Ⅵ)的动力学过程可用准二级动力学方程描述,而吸附平衡过程符合Freundlich等温吸附模型。 展开更多
关键词 水铁矿 六价铬 吸附 污水处理
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