晶格铝对针铁矿及其相变产物吸附磷酸根的影响

摘要

针铁矿是土壤和沉积物中极具表面活性和生物化学活性的重要组分之一,而土壤中铝元素的存在会影响针铁矿矿物学特征及其热相变规律,进而影响其相变产物表面物化性质.本文合成了晶格铝替代针铁矿,分别在空气气氛和还原气氛热处理.通过系列表征得知,晶格铝替代针铁矿不仅会改变晶体形貌,影响晶体表面反应活性,抑制针铁矿的成核与生长,同时也提高了晶体的比表面积.在还原性气氛下,晶格铝替代会阻碍针铁矿向零价铁的转化并生成含有多孔零价铁和晶格铝替代铁氧化物.以磷酸根为探针分子，研究了上述处理方式对矿物表面性质演变的影响，具体探究了反应时间、pH值、反应温度、磷酸盐初始浓度、固液比和共存阴离子及腐殖酸等影响因素对吸附实验的影响。机理研究表明，在吸附反应中，铝替代针铁矿及赤铁矿中含氧官能团起到了重要作用，为磷酸盐的吸附提供了充足的吸附位点。但还原气氛热处理产物吸附磷酸盐的反应机理不仅有吸附作用，还有化学沉淀作用。研究结果有助于理解火灾后表生氧化环境中针铁矿结构演化规律及其对磷的滞留作用。