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。