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如何高效环保处理水体中的砷镉污染问题一直都是国内外研究的热点。本文针对当前水环境中砷镉污染严峻和迫切的现状,结合广泛关注的吸附法技术,制备了与砷亲和力强的新型铁锰材料,并进行深入研究。主要工作包括优化了铁锰材料(Fe-Mn Binary Oxides,FMBO)的合成工艺,利用了淀粉(starch)、明胶(gelatin)和羧甲基纤维素钠(CMC)制备了三种稳定化的吸附材料,starch-FMBO、gelatin-FMBO和CMC-FMBO,并择优选取了starch-FMBO材料,对其吸附机理和环境影响因素进行深入研究。最后,为了使starch-FMBO能在更加复杂的溶液环境中有较好的吸附性能,本文考虑了砷镉共存的复合污染环境,对starch-FMBO(SFMBO)进行表面改性得到Ca-SFMBO。采用优化的合成工艺(Fe/Mn比例为1.00-2.00,合成pH值为2.0)合成了一种新型的铁锰氧化物的starch-FMBO。淀粉作为合成稳定剂,在控制颗粒大小方面起了很大的作用;由于其比表面积大、结构疏松,starch-FMBO与FMBO比较,除砷效率提高了150%,对As(III)的吸附容量达到161.3 mg/g。基于starch-FMBO的制备方法,利用CaCO3在SFMBO表面进行化学结合改性,改性材料能够提升单金属Cd溶液中Cd(II)的吸附量,提升35.9%。在材料吸附性能实验中,As(III)-Cd(II)共吸附的最佳pH值为6.0,且Ca-SFMBO可以在较宽的pH范围内稳定砷溶液、镉溶液或砷镉共存溶液中的pH值。双吸附体系中,低Cd(II)浓度对As(III)的吸附增强了33.3%,而随着Cd(II)浓度的增加,As(III)的吸附被抑制;As(III)浓度的增加能促进Cd(II)吸附量的增加,最大可提升将近一倍。这是因为Ca-SFMBO表面吸附了部分H2AsO4-和HAsO42-后,产生了新的负离子吸附位点,与Cd(II)表面的阳离子产生了静电吸引,最后在吸附位点结合产生了新的稳定化学键,形成了三元络合物。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射分析技术(XRD)等微观表征技术对实验室制备的FMBO、starch-FMBO、Ca-SFMBO等吸附材料进行分析,所制备的吸附材料均为非晶氧化物颗粒。根据X射线光电子能谱(XPS)分析,羟基官能团在铁锰材料对As(III)的吸附中起重要作用;Mn(IV)和Fe(III)的羟基分别与As(III)的氧化和As(III)/As(V)的吸附密切相关。对于Ca-SFMBO来说,表面改性过程中添加碳酸钙破坏了starch-FMBO合成过程中的酸碱平衡,导致不均匀Ca-SFMBO粒子的产生和Mn(IV)的氧化率降低。在As(III)-Cd(II)共吸附实验中,傅立叶红外光谱(FTIR)和EDS分析推测了Fe-As-Cd三元络合物在Ca-SFMBO表面的形成。本文所制备的新型铁锰材料starch-FMBO和Ca-SFMBO分别对水体中砷和砷镉具有较高的吸附去除能力,对废水具有pH广适性和调节性,其合成工艺对实际应用也具有一定的参考,值得进一步研究和探索。