摘要：天然錳砂是一種廉價、高效的水處理用材料,但尚未用于水中砷的去除。實驗研究了反應時間、砷形態、初始砷濃度、溫度、溶液初始pH對吸附過程的影響。結果表明,天然錳砂對As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃時,固液比為10 g/L的條件下,天然錳砂對初始濃度為5.0 mg/L的砷溶液吸附過程經72 h基本達到平衡,平衡時對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分別達到94.5%和85.9%。吸附過程符合Lagergren準一級反應動力學模型和假二級反應動力學模型。相比之下,假二級動力學模型擬合程度更高。對As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃時的吸附量均大于25℃時。不同溫度下,天然錳砂對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附過程更符合Freundlich等溫吸附模型。在溶液初始pH為3~10范圍內,錳砂對砷的吸附能力受pH的影響較小。實驗結果表明,天然錳砂是一種具有實際應用潛力的除砷材料。

天然過程所致的原生高砷地下水是當前國際社會面臨的最嚴重的環境地質問題之一。長期飲用高砷地下水會引起皮膚癌、腎癌、肺癌等嚴重疾病。實際水環境中砷的主要形態是無機砷As(Ⅲ)和As(Ⅴ)并且前者的毒性更大，約為后者的60倍。然而，通常情況下高砷地下水中砷以As(Ⅲ)為主，其含量可占總砷的96%。

吸附法是一種常用的除砷方法。常見的吸附劑，如鐵鋁氧化物、活性炭、功能樹脂等，其表面因存在有正電荷，對以非離子形態存在的As(Ⅲ)缺少靜電引力而吸附效果不佳。針對這一問題，開發兼備氧化與吸附功能的除砷材料成為本領域研究的熱點。不少新型吸附劑已經被開發出來，如鐵錳復合氧化物、鈦改性錳礦、納米二氧化鈦、改性菱鐵礦等。然而，這些吸附劑都存在技術過程復雜、工藝成本過高等問題，對實際應用造成一定限制。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

錳砂是一種常見的用于水處理的天然礦物材料，被廣泛地應用于去除水中鐵、錳。天然錳砂來源廣泛、價格低廉，以錳、鐵為主要成分，在單位體積內具有較大的表面積，同時具有很好的氧化催化作用，這些特征十分符合去除水中砷的要求。本文在不對天然錳砂做任何人工處理的條件下，研究其對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能，以期獲得能同時有效去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的廉價吸附劑，并對后續的深入研究和實際應用提供理論基礎和可靠數據支撐。

1實驗部分

1.1材料與試劑

HZ-280恒溫振蕩培養箱、賽多利斯分析天平、電感耦合等離子體發射光譜儀超純水機、比表面及孔結構分析儀、PH測定儀等。

實驗用天然錳砂的XRD測試結果顯示，該材料的主要礦物成分有'石英、方鐵錳礦、黑鐵錳礦、黑鋅錳礦、針鐵礦、斜方鈣沸石等。

詳情請點擊下載附件：天然錳砂去除水中的砷