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浙江大学学报（理学版）
浙江大学学报（理学版）  2022, Vol. 49 Issue (2): 201-209    DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.02.009
环境科学     
氧化铁红对印染废水中锑（V）的吸附性能
周楚晨1(),李成1,钱建英2,杨昆仑1,胡韵璇1,徐新华1()
1.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058
2.中煤科工集团 杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201
The study of antimony (V) adsorption by commercial iron oxide red
Chuchen ZHOU1(),Cheng LI1,Jianying QIAN2,Kunlun YANG1,Yunxuan HU1,Xinhua XU1()
1.Environmental and Resource Sciences College，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China
2.Hangzhou Research Institute，China Coal Technology & Engineering Group，Hangzhou 311201，China
 全文: PDF(5333 KB)   HTML( 3 )
摘要：

印染行业锑（Sb）污染严重，常规除锑工艺难以达标，铁氧化物对水中锑及其化合物具有良好的吸附效果，选取氧化铁红110、138与190，分别记为T110、T138、T190，对模拟印染废水中的Sb（V）进行吸附去除。结果表明，当Sb（V）初始浓度为200 μg·L-1，投加量为0.2 g·L-1时，T138的除锑效果最佳，去除率可达99.44%。XRD图谱显示，氧化铁红的主要成分为α-Fe2O3。TEM与XPS图谱表明，T138的颗粒形状较不规则且相对粗糙，含还原态铁与丰富的羟基位点，有利于吸附Sb（V）。吸附动力学实验显示，Sb（V）吸附过程较符合准二级动力学模型，以化学吸附为主。吸附热力学结果表明，T110与T138对Sb（V）的吸附较符合Freundlich模型，T190则较符合Langmuir模型。在实际应用中，印染废水中共存的含氧阴离子与染料明显抑制氧化铁红对Sb（V）的吸附。
关键词： 氧化铁红;  吸附;  Sb（V）;  印染废水    
Abstract:

The antimony pollution is caused by the water released by printing and dyeing enterprise while the conventional water treatment processes could hardly make the liquid waste treated up-to-standard. Because iron oxides are proved to have a good performance in antimony adsorption, three types of iron oxide red T110、T138 and T190 were characterized and used in a series of adsorption experiments. The results show that T138 has the best antimony removal effect with Sb(V) and the removal efficiency reached to 99.44% (under the condition Sb(V) concentration=200 μg·L-1, adsorbent dosage=0.2 g·L-1). Based on XRD analysis, the main component of these materials was α-Fe2O3. TEM analysis showed that the particle shape of T138 was irregular and its surface was relatively rough. T138 was also shown in XPS analysis to contain reduced iron and abundant hydroxyl sites. The results of adsorption kinetics showed that the Sb(V) adsorption process conforms to the pseudo-second order kinetic equation, indicating the existence of chemical adsorption. And the results of adsorption thermodynamics suggested that the Sb(V) adsorption process by T110 and T138 were in good agreement with Freundlich model, while the Sb(V) adsorption process by T190 fit well with Langmuir model. During the practical application process, the coexisting oxygen anions and dyes in solution would significantly inhibit the antimony adsorption of commercial iron oxide red.
Key words: iron oxide red    adsorption    Sb(V)    printing and dyeing wastewater
收稿日期: 2021-03-05 出版日期: 2022-03-22
CLC:  X 52  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目(21976153)
通讯作者: 徐新华     E-mail: 21814055@zju.edu.cn;xuxinhua@ zju.edu.cn
作者简介: 周楚晨（1996—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0001-9081-0063，女，硕士，主要从事水处理研究，E-mail：21814055@zju.edu.cn.
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周楚晨
李成
钱建英
杨昆仑
胡韵璇
徐新华

引用本文:

周楚晨, 李成, 钱建英, 杨昆仑, 胡韵璇, 徐新华. 氧化铁红对印染废水中锑（V）的吸附性能[J]. 浙江大学学报（理学版）, 2022, 49(2): 201-209.

Chuchen ZHOU, Cheng LI, Jianying QIAN, Kunlun YANG, Yunxuan HU, Xinhua XU. The study of antimony (V) adsorption by commercial iron oxide red. Journal of Zhejiang University (Science Edition), 2022, 49(2): 201-209.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/sci/CN/10.3785/j.issn.1008-9497.2022.02.009    或    https://www.zjujournals.com/sci/CN/Y2022/V49/I2/201

图1  3种氧化铁红材料的XRD图谱
图2  氧化铁红110、138和190的HRTEM结果
图3  3种氧化铁红材料吸附前后的的FTIR图谱
图4  3种氧化铁红材料的XPS图谱
图5  3种氧化铁红材料吸附后的O 1 s图谱
图6  吸附时间对氧化铁红的Sb（V）吸附效果影响（温度：298 K，吸附剂投加量：0.1 g·L-1，接触时间：24 h）虚线为准一级动力学方程拟合结果，实线为准二级动力学方程拟合结果。
样品准一级动力学方程准二级动力学方程
qe/（mg·g-1）k1/（min-1）R2qe/（mg·g-1）k2/（mg·g·min-1）R2
T1101.119 00.023 20.9551.190 00.026 70.989
T1381.481 00.687 00.9431.524 00.808 00.978
T1900.545 40.043 10.9350.585 80.101 00.975
表1  氧化铁红对Sb（V）的吸附动力学拟合参数
图7  Sb（V）初始浓度对氧化铁红的Sb（V）吸附效果影响（温度：298 K，吸附剂投加量：0.1 g·L-1，接触时间：24 h）虚线为Langmuir模型的拟合结果，实线为Freundlich模型的拟合结果。
样品Langmiur模型Freundlich模型
KL/（L·mg-1）qm/（mg·g-1）R2nKF/（mg·（g·mg1/n ）-1）R2
T1100.005 66104.300.9851.2561.0040.987
T1380.013 90107.100.9891.4602.9130.989
T1900.016 7045.340.9951.4941.4530.986
表2  氧化铁红对Sb（V）的等温吸附拟合参数
样品比表面积/（m2·g-1）孔容/（cm3·g-1）孔径/nm
T1109.590.034314.3
T1385.110.023918.7
T1906.490.022914.1
表3  氧化铁红材料的比表面积、孔容与孔径对比
图8  溶液初始pH对氧化铁红的Sb（V）吸附效果的影响（温度：298 K，吸附剂投加量：0.1 g·L-1，接触时间：24 h）
图9  溶液离子浓度与共存含氧阴离子对氧化铁红的Sb（V）吸附效果影响（温度：298 K，吸附剂投加量：0.2 g·L-1，接触时间：24 h）
图10  各染料对氧化铁红的Sb（V）吸附效果影响（温度：298 K，吸附剂投加量：0.2 g·L-1，接触时间：24 h）
图11  不同投加量的氧化铁红在实际印染废水中的Sb（V）吸附效果
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