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砷是一种典型的过渡元素,对人体既有毒又有致癌作用,是水体中优先控制的污染物之一。近年来,随着全球砷污染事件的频发以及饮用水中砷浓度标准的日益严格,水体中的砷污染及其去除方法已逐渐成为环境领域的研究热点。其中,吸附法具有操作简便、经济适用、处理高效、易于再生等优点,正逐步引起关注。大量资料表明,制备高效的吸附材料是处理含砷废水的重要技术环节。有序介孔材料是以表面活性剂为模板,通过有机物和无机物之间的界面定向引导作用白组装成的一类孔径在2-50rnm之间、孔径分布窄、有规则孔道结构的无机多孔材料,通常具有比表面积大、孔径易于调节、表面容易改性等优点,因此在催化和吸附等领域都具有很大的潜在应用价值。本研究以EO20PO70EO20(P123)与正硅酸乙酯为原料通过水热法合成介孔分子筛SBA-15,然后采用无机盐作为铝源、铁源,通过浸渍、煅烧过程实现负载,从而对介孔分子筛SBA-15进行铝基、铁基改性,将改性后的材料用于研究其对砷的吸附性能。在制备并筛选出两类可高效吸附水中砷的改性介孔分子筛的基础上,采用静态吸附实验,结合现代仪器分析方法对材料进行形态与性质表征,研究了它们对水中五价砷的吸附效果、影响因素及吸附机理。主要研究结果如下:(1)考察了制备条件(铝源与铁源的种类、煅烧温度、铝与铁的负载比例)对改性介孔材料吸附水中五价砷的影响,进行对比与筛选。结果表明,以硫酸铝作为铝源,煅烧550℃,负载比例为10%的铝基改性SBA-15[标为550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3]效果最优;而铁基改性SBA-15的最优制备条件选取了以硫酸铁为铁源,煅烧400℃,负载比例为10%[标为400℃-SBA-15-10%Fe2(SO4)3]。室温条件下,O.1g上述两种吸附剂对溶液中五价砷的去除率分别高达96.98%、99.125%(砷初始浓度约为50mg/L)。(2)550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3对砷的吸附。进行吸附条件的优化探索,主要包括考察溶液中砷初始浓度与pH值、吸附时间、温度、吸附剂用量和共存阴离子等因素对吸附过程的影响。550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3的pH适用范围较广,在4.04-11.98之间,但是在碱性条件下更有利于As(V)的吸附,实验中pH=11.98时对As(Ⅴ)的吸附率最高,为96.98%;随着As(Ⅴ)初始浓度的增高,550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3对As(Ⅴ)的去除率下降,吸附容量增加;增加吸附剂用量也会使吸附率上升;升高温度可在一定范围内提高吸附速率,但不能改变最大吸附容量;NO3-、Cl-、SO42-、F-、PO43-等阴离子的共存均会降低As(Ⅴ)吸附率,其中以PO43-的干扰最强,F-次之,NO3-、Cl-、SO42-再次之。(3)400℃-SBA-15-10%Fe2(SO4)3对砷的吸附。过程与方法类似于研究550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3对砷的吸附。实验结果表明:400℃-SBA-15-10%Fe2(SO4)3的pH适用范围较前者更广,在酸性与碱性条件下都有良好的As(V)吸附效果;砷初始浓度、吸附时间、温度、吸附剂用量的影响类似于550℃-SBA-15-10%Al2(SO4)3。(4)研究等温吸附模型、动力学模型,综合表征结果,推测吸附机理。吸附符合Freundlich吸附等温方程。吸附动力学属于准二级动力学。吸附机理为硫酸根与表面酸性位点共同作用。