AS(Ⅲ)對(duì)FES氧化溶解過程的影響及As(Ⅲ)轉(zhuǎn)化和遷移機(jī)制的研究.pdf

1、硫鐵礦的氧化溶解過程是引發(fā)酸性礦山廢水生成的重要原因，同時(shí)也是水環(huán)境中砷的遷移的重要地球化學(xué)過程。然而，截至目前，對(duì)于As(Ⅲ)的存在對(duì)FeS氧化溶解過程的影響以及對(duì)此過程中產(chǎn)生自由基機(jī)制的關(guān)注相對(duì)較少。因此，本文著重研究中性和弱堿性條件下以及不同As(Ⅲ)濃度對(duì)FeS氧化溶解過程及次生鐵礦物種類的影響;同時(shí)，研究Mackinawite氧化過程中產(chǎn)生的自由基種類。通過動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及XRD、Raman、FTIR、EPR、XPS、SEM和TE

2、M固體表征分析手段來探究砷在此過程中的轉(zhuǎn)化和遷移機(jī)制。
　　研究表明，在pH7.0和9.0的條件下，As(Ⅲ)(≤4.7mM)的存在可促進(jìn)FeS中Fe(Ⅱ)的釋放，且釋放程度隨As(Ⅲ)濃度升高而增強(qiáng)。此外，在中性和堿性環(huán)境中，非晶形FeS的氧化過程可高效去除As(Ⅲ)，并維持體系的pH基本不變;在pH7.0和9.0及相應(yīng)的6.7和4.7mMAs(Ⅲ)中，F(xiàn)eS氧化1.5h后有超過98.5％的As(Ⅲ)被去除，而在中性的FeCl2

3、體系中，6.7mMAs(Ⅲ)不能被完全去除，在氧化18h后仍有1.7mMAs(Ⅲ)。XPS分析表明，伴隨著As(Ⅲ)的去除，不管pH和As(Ⅲ)濃度，均有超過60％的As(Ⅲ)被氧化為As(Ⅴ)。在pH7.0和9.0及不存在As(Ⅲ)時(shí)，TEM和SEM表明次生鐵礦物主要是片狀的Lepidocrocite，并在pH9.0時(shí)發(fā)現(xiàn)了廣泛分布的2-3nm大小的Magnetite。隨著As(Ⅲ)濃度的升高，Lepidocrocite逐漸退化并最終

4、在6.7mMAs(Ⅲ)時(shí)被砷酸鐵完全取代，這表明在FeS氧化過程中，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)抑制了Lepidocrocite的形成，并且砷酸鐵的共沉淀作用同樣是一種去除水環(huán)境中As(Ⅲ)的重要途徑。
　　EPR和掩蔽試驗(yàn)結(jié)果表明，在Mackinawite氧化過程中形成了·OH和O2·-，同時(shí)，體系中并沒有單線態(tài)氧生成。體系中HA（鹽酸羥胺）形成的還原性環(huán)境抑制了As(Ⅲ)的氧化，導(dǎo)致溶液中基本檢測(cè)不到As(Ⅴ)，而FFA（糠醇）和E

5、DTA（乙二胺四乙酸鹽）的存在均增強(qiáng)了As(Ⅲ)的氧化，As(Ⅴ)含量最高分別可達(dá)0.13和0.3mM。在1.3mMAs(Ⅲ)存在條件下，自由基掩蔽劑（如糠醇）和Fe(Ⅲ)-配合物(如EDTA)的加入抑制了Mackinawite氧化產(chǎn)物L(fēng)epidocrocite和Ferric arsenate的形成，促進(jìn)了硫酸鹽類物質(zhì)的生成。本研究豐富了我們對(duì)As(Ⅲ)的存在下FeS和Mackinawite氧化溶解過程及產(chǎn)生自由基的理解，對(duì)利用該過程來