针铁矿/水铁矿-有机质复合体对有机磷的吸附特征研究

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铁矿物对磷的吸附影响了磷的生物地球化学循环过程。但传统研究更多的聚焦于铁矿物对无机磷的吸附,而忽视了有机磷的吸附过程。此外有机质广泛存在,其易与铁矿物形成复合体,进而影响了磷素吸附过程。因此,在本研究中,基于制备的铁矿物及其有机质复合体(FeO-HA),研究了针铁矿、水铁矿及其有机质复合体对有机磷的吸附特征,探讨了水铁矿及其复合体老化过程中磷的吸附行为,并尝试探究了有机质对自然土壤磷吸附能力的影响。主要的研究结果如下:(1)X射线衍射与扫描电镜结果表明制备的针铁矿为针状晶型矿物,水铁矿为非晶型;BET结果显示针铁矿比表面低于水铁矿。有机质与铁矿物结合后,并没有改变单一矿物的晶型结构,其中针铁矿比表面积为90.25m~2/g,针铁矿复合体为72.25m~2/g;水铁矿为214.67 m~2/g,水铁矿复合体为196.91 m~2/g。红外图谱表明,两种复合体表面均有羟基吸收峰,与有机质结合主要形成的双齿双核络合物有关。(2)铁矿及其复合体对磷的吸附符合Langmuir方程,发现合成的复合体吸附量均小于对应的针铁矿与水铁矿,说明有机质负载铁矿物后占据了吸附位点,与磷吸附存在竞争;四种矿物有机磷的吸附量均小于对应的无机磷,这可能与磷空间结构有关。有机磷的空间结构大,矿物络合过程其吸附能力低于无机磷。(3)XRD结果表明,自然条件下弱晶型水铁矿以缓慢的速度向晶型结构转化,腐殖质对水铁矿转化起到抑制作用;BET结果显示四种矿物经过转化,比表面积均降低。复合体比表面积的降低速率低于单质矿物,说明自然条件下复合体结构更加稳定;Langmuir吸附等温线结果发现,老化30天后四种矿物的吸附量均降低,以水铁矿吸附无机磷降低最多。自然条件下纯矿物吸附腐殖质与磷存在竞争关系,而有机质对铁矿物的吸附影响其形态的转变,进而影响磷的归趋。(4)采用平衡吸附法研究了有机质对不同类型土壤吸附有机磷的影响。结果表明有机质是影响自然土壤有机磷吸附的重要因素之一。土壤有机质含量和土壤的吸附量呈正相关。去除有机质后咸宁土、陕西垆土、海南砖红土以及海伦黑土四种土壤对有机磷的吸附能力大大降低,分别下降了13.20%、44.51%、14.22%、35.81%。对比发现四种土壤去除有机质后吸附无机磷的能力也下降,与有机磷结果一致。因此有机质是影响有机磷在土壤中吸附的重要因素。
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