铁-锰氧化物对磷酸盐环境行为的影响：吸附动力学、平衡、热力学和机理

摘要

为了研究天然铁-锰氧化物中锰氧化物对铁氧化物吸附磷的影响及磷在铁-锰氧化物中的选择性分布,本文选择一种不含磷的铁-锰氧化物为研究对象,通过对比铁-锰氧化物处理前后(有无锰氧化物)吸附磷的变化,结合FT-IR、酸碱电位滴定、Zeta电位、XPS表征结果,探究磷在天然铁-锰氧化物表面吸附过程及作用机理.结果表明,0.1mol/L盐酸羟胺水溶液能彻底溶解锰氧化物(约wt.28％,主要为软锰矿、拉锰矿、斜方水锰矿),但未改变铁-锰氧化物中铁氧化物(针铁矿)的形貌、结构(原样标记为FMO,处理后标记为H-FMO).吸附实验、活化能及热力学参数结果显示锰氧化物对铁氧化物吸附磷影响较大。机理分析表明，FMO对磷吸附机制主要为内层络合、外层络合、表面沉淀、静电引力;H-FMO对磷吸附机制主要为内层络合、静电引力、表面沉淀。锰氧化物零点电荷低，其存在对粒子带电性影响较大，导致铁氧化物对磷的静电引力作用减弱。因此，对比前人对人工合成单一/多元铁锰氧化物体系吸附磷的研究，该研究表明天然铁-锰氧化物对磷吸附可能更为复杂，且锰氧化物对铁氧化物表面反应性影响较大，其结果是铁-锰氧化物比铁氧化物对磷的活性低，吸附需克服更大能垒，引起吸附量降低，间接说明磷更偏向于分布在铁氧化物表面。