铝掺杂针铁矿的制备、表征及吸附氟的特性

水热条件下制备了针铁矿（Goe）和几种铝掺杂针铁矿（Goe-Al_0.1,Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4）,用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对样品进行了表征,并研究了它们对氟离子的吸附特性。结果表明,随着铝掺杂量的增加,铝掺杂针铁矿的结晶度不断减弱、颗粒的长度不断减小。4种样品的微孔表面积、孔体积和表面分形度都表现为Goe < Goe-Al_0.1 < Goe-Al_0.2 < Goe-Al_0.4,而孔径分布表现为相反的顺序。Goe、Goe-Al_0.1、Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4的电荷零点（PZC）分别为8.2、8.3、8.5和8.7,pH=5.0时它们的表面电荷量分别为0.66、0.83、1.03和1.19 mmol·g^-1。准二级动力学模型适合描述4种样品对氟的吸附动力学过程,表明化学吸附是主要作用机制。一位Langmuir模型可较好的拟合等温吸附数据（R²为0.967~0.981）,二位Langmuir模型对等温吸附数据的拟合度更高（R²为0.982~0.995）,而Freundlich模型的拟合度较低（R²为0.877~0.912）。初始pH=5.0时,Goe、Goe-Al_0.1、Goe-Al_0.2和Goe-Al_0.4对氟的最大吸附容量分别为8.83、10.24、11.72和12.86 mg·g^-1。可见,铝掺杂针铁矿对土水环境中氟的吸附容量高于纯针铁矿。     

铝掺杂针铁矿的制备、表征及吸附氟的特性

水热条件下制备了针铁矿(Goe)和几种铝掺杂针铁矿(Goe-Al_(0.1),Goe-Al_(0.2)和Goe-Al_(0.4)),用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对样品进行了表征,并研究了它们对氟离子的吸附特性。结果表明,随着铝掺杂量的增加,铝掺杂针铁矿的结晶度不断减弱、颗粒的长度不断减小。4种样品的微孔表面积、孔体积和表面分形度都表现为GoeGoeAl0.1Goe-Al_(0.2)Goe-Al_(0.4),而孔径分布表现为相反的顺序。Goe、Goe-Al_(0.1)、Goe-Al_(0.2)和Goe-Al_(0.4)的电荷零点(PZC)分别为8.2、8.3、8.5和8.7,pH=5.0时它们的表面电荷量分别为0.66、0.83、1.03和1.19 mmol·g~(-1)。准二级动力学模型适合描述4种样品对氟的吸附动力学过程,表明化学吸附是主要作用机制。一位Langmuir模型可较好的拟合等温吸附数据(R2为0.967~0.981),二位Langmuir模型对等温吸附数据的拟合度更高(R2为0.982~0.995),而Freundlich模型的拟合度较低(R2为0.877~0.912)。初始pH=5.0时,Goe、Goe-Al_(0.1)、Goe-Al_(0.2)和Goe-Al_(0.4)对氟的最大吸附容量分别为8.83、10.24、11.72和12.86 mg·g~(-1)。可见,铝掺杂针铁矿对土-水环境中氟的吸附容量高于纯针铁矿。     

几种赤铁矿的制备、表征及其对氟的吸附性能研究

采用水热合成法、灼烧针铁矿和纤铁矿的方法制备了3种赤铁矿,分别记为Hem-1、Hem-2和Hem-3;用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面及微孔分析、质子电位滴定等技术分析了样品的表面性质,并研究了样品吸附氟离子的特性。结果显示,Hem-1为纯度高、结晶度良好的赤铁矿,Hem-2和Hem-3为结晶度依次减弱的赤铁矿。Hem-1、Hem-2和Hem-3分别为100~200 nm的似球状物、长度200~500 nm的棒状物和100 nm左右无特征形貌的纳米颗粒。Hem-1、Hem-2和Hem-3的比表面积分别为24.46、23.29和37.16 m2·g~(-1)。样品的表面分形度和表面活性羟基密度都表现为Hem-1Hem-2Hem-3。Hem-1、Hem-2和Hem-3对氟离子的最大吸附量qmax分别为6.23、7.19和10.54 mg·g-1。可见,不同方法制备的赤铁矿对氟的吸附容量有较大差异。Langmuir模型比较适合拟合Hem-1和Hem-2对氟离子的等温吸附数据(R2分别为0.988和0.991),而Freundlich模型对Hem-3的等温吸附数据的拟合度较高(R2为0.971)。这表明Hem-1和Hem-2对氟离子的吸附为匀质性表面的单层吸附,而异质性表面的多层吸附为Hem-3吸附氟离子的主要模式。