不同因素影响下Fe(Ⅲ)水解中和法制备FeOOH矿相的光谱分析

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NO-₃离子的存在分别有利于β-FeOOH和α-FeOOH的形成;SO2-₄会阻碍Fe₅HO₈·4H₂O向α-FeOOH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。     

铁的氢氧化合物稳定相α, β-FeOOH的表征及光谱分析

铁的氢氧化合物稳定相针铁矿(α-FeOOH)及四方纤铁矿(β-FeOOH)的合成材料因具有纳米颗粒粒径、较高比表面积,在工业生产和环境治理中被广泛应用。α,β-FeOOH作为重金属等污染物的吸附材料尤受关注。但其合成过程中溶液pH值和反应条件(如不同温度下加热或室温磁力搅拌等)对α,β-FeOOH矿物材料晶型、颗粒形貌、尺寸和界面特性的影响及其与矿物环境功能的相关性报道较少。故本工作基于Fe(NO₃)₃和FeCl₃溶液在一定pH值范围内分别易于形成α-FeOOH和β-FeOOH稳定相,利用X射线衍射仪、透射/扫描电子显微镜和激光粒度分析仪对加热(40和70 ℃)和磁力搅拌(25 ℃)条件下形成的矿物α, β-FeOOH的晶型和颗粒形貌结构进行了鉴定与表征,同时利用红外光谱仪测定了矿物表面的特征结构基团。研究结果表明,40和70 ℃反应温度下形成的矿物Aka-T40, Aka-T70, Gth-T70具有颗粒均一、结晶型较好、比表面积较大等特性,是良好的去除环境污染物的吸附剂材料。