铁（氢）氧化物悬液中磷酸盐的吸附-解吸特性研究

铁（氢）氧化物对P的吸持和释放在一定程度上决定着P的生物有效性和水体富营养化。以两种环境中常见晶质铁氧化物（针铁矿和赤铁矿）为对照,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、热重分析（TGA）和孔径分析以及动力学和吸附-解吸热力学平衡等技术方法,研究了弱晶质水铁矿对P吸附-解吸特性,并探讨了相关机制。实验表明,三种矿物对P的吸附分为起始的快速反应和随后的慢速反应,它们均符合准一级动力学过程,反应中OH释放明显滞后于P吸附,P吸附经历了从外围到内囤配位、单齿到多齿配位过渡的过程,与晶质氧化铁比,水铁矿吸附容量和OH释放量更大、慢速吸附反应更快、存在缓慢扩散反应阶段,吸附容量依次是：水铁矿（436μmol／m^2）〉针铁矿（262μmol／m^2）〉赤铁矿（228μmol／m^2）,针铁矿和赤铁矿吸附P符合L（Langmuir）模型,而水铁矿更符合F（Fremldlictl）模型。中性盐介质（KCl）中在最大吸附量时P的解吸率依次为：水铁矿（85％）〈针铁矿（10％）〈赤铁矿（125％）,柠檬酸通过配体解吸和诱导溶解两种机制促进P的解吸,最大吸附量时解吸率依次是：针铁矿（25％）〈水铁矿（32％）〈赤铁矿（50％）。     

水铁矿的结构、组成及环境地球化学行为

水铁矿广泛分布于水、土壤、沉积物和生物体中,它具有大比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中某些污染物质和营养元素的形态、迁移和转化。此外,它也是环境中其他晶质铁(氢)氧化物形成的前驱体。然而,人们对水铁矿在环境中的作用和重要性的认识还存在不足,主要表现在：(1)水铁矿通常被混淆为无定形铁氢氧化物或水合铁氧化物,环境中的水铁矿因难以分离和进行定量分析而使其含量常被低估;(2)水铁矿结晶弱,结构表征困难,对其在环境中的分布、组成、结构及性质的认识较欠缺。水铁矿以弱晶质的纳米颗粒形式存在,其XRD(X射线衍射)线少且宽、强度弱。根据衍射线的条数可将水铁矿分为结晶较弱的2 线水铁矿(2LFh)和结晶较好的6 线水铁矿(6LFh)。目前,普遍接受的水铁矿化学式为Fe5HO8·4H2O,但大量实验表明H2O不是水铁矿结构的必要成分,且容易被吸附的外来物质取代。有人提出水铁矿是一种二元结构,中心为八面体配位Fe,表面以四面体配位Fe为主,这有待论证。最近,通过PDF(配对分布函数)研究水铁矿的结构表明,理想水铁矿结构包含20%四面体配位Fe和80%八面体配位Fe,化学式为Fe10O14(OH)2。然而, 不少学者对这一新的水铁矿结构模型提出了质疑。对近年来水铁矿的分布、组成、结构和环境行为方面的研究和存在的问题进行了综述和讨论,并且对水铁矿的未来研究方向进行了展望。