二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

Preparation of Fly Ash Modified with Manganese Dioxide to Enhance As(III) and As(V) Adsorption from Groundwater

摘要

高砷地下水在我国广泛分布，开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150，并研究其对地下水中As（III）和As（V）的吸附特性.结果表明，NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构，且在这一过程中生成沸石相，粉煤灰比表面积由1.30 m²/g增加至40.26 m²/g.在负载MnO₂后，MFA150比表面积达到148.82 m²/g.此外，吸附材料表面-OH的含量显著增加，为As（III）和As（V）提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As（III）和As（V）的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As（V）和As（III）的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g，酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO₃ ^‒和PO₄ ^3‒会抑制As（III）和As（V）的吸附，而SO₄ ^2‒对As（III）和As（V）的去除具有轻微促进作用.在模拟地下水中，MFA150对总砷的去除率达到91.90%.MFA150制备方法简单，制备原料廉价易得，吸附性能好有望用于含砷地下水处理.

关键词

高砷 / 地下水 / 粉煤灰 / 锰氧化物 / 吸附 / 资源化利用 / 环境地质

Key words

high arsenic / groundwater / fly ash / manganese oxide / adsorption / resource utilization / environmental geology

基金资助

宁夏自然科学基金项目(2020AAC03448)

国家自然科学基金面上项目(41572230;41172219)

国家自然科学基金创新研究群体项目(41521001)