关键词：黄钾铁矾;稀土掺杂;吸附;磷污染;铈
摘 要：黄钾铁矾是一种自然界常见的含铁矿物,它对砷酸根有一定吸附作用,但几乎不吸附同样构型的磷酸根.为了改善黄钾铁矾的磷吸附性质,本研究制备了铈掺杂的黄钾铁矾,并采用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)等表征手段,构建了铈离子占据钾离子位的结构模型.磷吸附实验结果表明,少量铈的掺杂可将黄钾铁矾的磷吸附容量(pH=7, 24 h)从1.69 mg/g显著提升至29.33 mg/g.同时,初始p H和共存阴离子对其除磷效果影响较小,说明含铈黄钾铁矾对磷酸盐的吸附具备高选择性.进一步分析表明,该吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,分析结果表明吸附过程可能是易进行的化学吸附.利用XRD及阴离子交换色谱,证实了相比于纯黄钾铁矾,铈的掺杂提高了黄钾铁矾的反应活性,大幅提升了吸附过程中磷酸根与硫酸根的置换.通过X射线光电子能谱与红外光谱表征,推测吸附过程形成稳定的Ce—O—P化学键,实现特异性化学吸附.这些研究结果为含磷废水的吸附治理提供了一种新的吸附材料,并有望为黄钾铁矾的改性和资源化利用提供参考.
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