高砷煤酸性废水体系中砷的自然净化机理及其反应动力学研究

摘要

兴仁县高砷煤矿区是黔西南高砷煤矿区之一。在自然氧化作用下，砷从含砷煤矿中释放出来后，经过一系列复杂的物理化学过程进入矿区周围的水体和土壤中，从而对周围环境造成污染。本文针对兴仁县高砷废弃煤矿区的砷污染及其自然净化过程，分别从酸性水体中的铁-砷自净体系以及硫-砷自净体系等两个不同方向的系统展开了研究和探讨，并且对前者进行了反应动力学研究。过程中，通过对水体进行采样分析，研究了该区域水体的水化学特征；通过沉积物红外光谱图的测定，探讨了矿山环境中铁离子对砷的净化影响及机理。得出以下结果：
　　1.研究区水体呈现很强的酸性，主要源于黄铁矿风化氧化的结果。沉积物的红外光谱特征表明，沉积物中含α-FeOOH、γ-FeOOH、CaSO4·2H2O、CaCO3和FeAsO4·2H2O。
　　2.对铁除砷系统的正交试验结果表明，pH值和铁盐浓度对除砷率的影响比时间和温度的影响更加显著。
　　3.氢氧化铁对砷的吸附试验表明，pH=4、nFe/nAs≥100时除砷效果显著。氢氧化铁对砷的吸附等温曲线符合Langmuir模型，并且用一元回归方程进行了分析，拟合系数达到了0.94。pH=4，室温条件下，氢氧化铁吸附砷的饱和吸附量约为28mg/g。
　　4.氢氧化铁对砷的吸附符合Lagergren二级动力学方程，表明砷在氢氧化铁上的吸附主要是通过静电吸引、配位体交换和形成氢键等作用，自发的多层物理吸附和化学专性吸附过程，颗粒内扩散是吸附后期的主要速率控制步骤。S2-和碳酸盐岩对砷的自然净化也起到了一定作用。

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前 言

1 砷的环境化学特征

2 矿山环境中铁化合物除砷的研究进展

3 硫离子净化砷的研究进展

4 理论基础

5 选题依据及研究意义

6 论文研究工作简介

第一章 研究区、样品采集与分析

1.1 研究区概况

1.2 样品采集

1.3 试验仪器设备与试剂

1.4 样品分析结果

1.5 小结

第二章 正交实验

2.1 As（Ⅴ）溶液的制备

2.2 正交实验

2.3 小结

第三章 氢氧化铁对砷的吸附试验

3. 1 试验部分

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第四章 化学动力学试验

4.1 试验部分

4.2 结果与讨论

4.3 吸附过程机理归纳

4.4 硫离子对砷自然净化的作用

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 存在问题及展望

致谢

参考文献

附 录

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