钾位铈掺杂黄钾铁矾的磷吸附特性及机理研究

作     者：刘俊瑞 陈晶琳 杨杰 许肖锋 李若男 黄有桂 陈少华 叶欣 王维 Liu Junrui;Chen Jinglin;Yang Jie;Xu Xiaofeng;Li Ruonan;Huang You-Gui;Chen Shaohua;Ye Xin;Wang Wei

作者机构：福建师范大学化学与材料学院福州350007 中国科学院福建物质结构研究所中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室福州350002 中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心厦门361021 中国科学院城市环境研究所中国科学院城市污染物转化重点实验室厦门361021 

基　　金：中国科学院青年创新促进会专项基金(Nos.2021302,2021305) 中国科学院福建物质结构研究所与中国科学院城市环境研究所融合发展基金培育项目(No.RHZX-2019-003)资助 

出 版 物：《化学学报》 (Acta Chimica Sinica)

年 卷 期：2022年第80卷第4期

页      码：476-484页

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.

主 题 词：黄钾铁矾 稀土掺杂 吸附 磷污染 铈 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 081702[081702] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6023/A21120603

馆 藏 号：203111713...