NiCoFe三元金属基LDHs对水中三价砷的吸附性能研究

摘要:采用共沉淀法制备了硝酸根型层状复合金属氢氧化物NiCoFe-LDHs，研究其对水中的三价砷的吸附性能，系统研究溶液初始浓度、吸附时间以及溶液pH值等因素对吸附性能的影响。结果表明，当As(Ⅲ)溶液浓度为2 mgL时，吸附率达到了81.1%，吸附量在As(Ⅲ )溶液浓度为4 mg/L时，达到了15.72 mg/g，而溶液pH值为8时，吸附性能最好，且吸附过程在30 min 内可以达到平衡。热力学和等温吸附式的研究表明NiCoFe-LDHs对As(Ⅲl)的吸附过程，符合Langmuir模型和伪二级动力学模型，因此吸附过程发生在吸附剂表面，且吸附过程为化学吸附。

关键词:NiCoFe-LDHs;吸附;As(M)

含砷废水具有毒性大、难降解等特点，直接排放会对人类和环境构成严重威胁。根据水体的氧化或者还原的环境不同，砷在自然界中存在亚砷酸根AsO:与砷酸根AsO3两种形态。砷及砷的化合物都有毒性，三价砷的毒性高于五价砷，无机砷的毒性大于有机砷。

不论是砷酸根或者亚砷酸根，都会受到化学或者微生物的间接氧化还原反应以及甲基化反应而在水中产生剧毒的甲基衍生物。因此，可溶解的含砷化合物与地表含水氧化物的表面发生的反应起着重要作用。

如今，含砷废水的处理方法包括有化学处理、物理吸附以及生物处理等2，其中物理吸附法使用较为广泛，具有方法简便、吸附效率高.处理成本低以及物理吸附剂可重复利用等特点。 LDHs（层状复合金属氢氧化物)，具有层状结构好、比表面积大及层间阴离子交换能力强等优点，被当吸附剂使用时吸附效果显著，已普遍应用于废水净化处理领域3~5) 通过查阅一些文献发现，三元金属基LDH的吸附性能可能要优于二元金属基 LDH。因此基于课题组前期的工作，本实验采用传统的共沉淀法,制备了二价金属阳离子与三价金属阳离子的摩尔比例为4∶1的三元NiCoFe基LDHs,NiCoFe的摩尔比分别为1∶3 : 1、2∶2∶1、3∶ 1∶1。

通过SEM、FT-IR和XRD等表征方法，分析LDHs 的微观形貌、化学组成及晶体结构等特性，研究其吸附过程和吸附机理。

1试验部分

1.1 NiCoFe基LDHs的制备 制备过程具体如下:

(1）分别称取不同质量的金属盐。

(2)室温条件下,根据试验要求的不同物质的量比，分别将 Ni(NO3)z·6HO 、Co(NO3)z·6H:O和Fe(NO3);·9HO溶解于20 mL的去离子水中。

(3 )用磁力搅拌器搅拌100 mL的0.5 molL的氨 水溶液，将步骤⒉配得的20 mL盐溶液缓慢滴加至氨水溶液中，得到棕黄色悬浊液。滴加完毕后继续搅拌18 h。

(4)将上述悬浊液于转速为9 000 r/min进行离心分离，离心时间为5 min，去除上层清液后用去离子水洗涤沉淀物，洗涤后均要离心分离和去除上层清液，重复3~5次。

(5）将上述洗涤后的沉淀物放入真空干燥箱，设置干燥温度为60 ℃，干燥大约12h后用玛瑙研钵研磨成粉末状，即得到棕褐色NiCoFe-LDHs样品，分别标记为NiiCosFer-LDHs，NizCogFei-LDHs,NisCoFer-LDHs。

1.吸附实验 室温下,将NaAsO:加入去离子水中，配置不同浓度的AsO2溶液各100 mL。取20 mg制备得到的LDHs粉末放入不同初始浓度的AsO:溶液中，吸附