周楚晨，李成，錢(qián)建英，楊昆侖，胡韻璇，徐新華*

（1.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058； 2.中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201）

銻（Sb）是一種稀有元素，在人們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，如作為油漆顏料、聚合物催化劑和阻燃劑等。含銻的聚酯纖維原料將銻元素引入印染廢水，主要以正五價(jià)（V）形式存在。由于銻元素具有一定毒性［1］，進(jìn)入環(huán)境后會(huì)給人類健康帶來(lái)威脅，對(duì)含銻印染廢水進(jìn)行除銻處理十分必要。因此，在研究除銻方法時(shí)，需考慮各因素對(duì)除銻過(guò)程的影響。

吸附法作為常見(jiàn)的除銻方法，具有操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)［2-4］。研究證明，鐵氧化物，如針鐵礦、赤鐵礦、四方纖鐵礦等均可有效去除銻，且Sb（V）主要以內(nèi)層絡(luò)合的形式吸附在鐵氧化物表面［2，5-7］。氧化鐵紅的主要成分為氧化鐵（Fe2O3），被大量應(yīng)用于著色，如涂料、顏料等領(lǐng)域［8-9］。人工氧化鐵紅制備簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，具有成為較經(jīng)濟(jì)的除銻吸附劑的潛力。氧化鐵紅的制備條件對(duì)其表面物化性質(zhì)有一定影響，因此本文采用3 種不同型號(hào)的氧化鐵紅材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與表征，探究其晶體結(jié)構(gòu)組成與位點(diǎn)分布異同，及其對(duì)銻的吸附效果，為合成高效吸附材料提供參考。

根據(jù)實(shí)際印染廢水條件，將3 種商業(yè)氧化鐵紅材料作為吸附劑，借助X 射線衍射儀（X-ray diffraction，XRD）、透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）、X 射線光電子能譜儀（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）、傅立葉變換紅外吸收光譜儀（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）、比表面積測(cè)定儀（Brunauer emmett teller，BET）等對(duì)材料進(jìn)行表征，測(cè)定材料吸附性能，并分析溶液pH、離子濃度、共存含氧陰離子和染料對(duì)吸附的影響，以期為氧化鐵紅的實(shí)際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持與參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑

氧化鐵紅購(gòu)于靈壽縣盛泰礦產(chǎn)品加工廠，型號(hào)分別為110、138 與190，記為T(mén)110、T138、T190。

鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、醋酸鈉、抗壞血酸、硫脲、硼氫化鉀等化學(xué)試劑均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。焦銻酸鉀與銻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)于阿拉丁試劑（上海）有限公司。

各試劑純度達(dá)分析純以上，使用前不再進(jìn)行純化。

1.2 主要儀器與表征技術(shù)

采用Tecnai G2 F20 高分辨場(chǎng)發(fā)射透鏡電子顯微鏡（HRTEM）對(duì)3 種氧化鐵紅材料的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，分析微觀尺寸。采用ASAP2460 BET氮?dú)馕矫摳絻x測(cè)定材料的比表面積、孔徑和孔容。

采用X'pert PRO XRD、Nicolet IS5 FTIR、Axis Ultra DLD XPS 等對(duì)材料進(jìn)行系列表征，分析晶體結(jié)構(gòu)、表面元素存在形式與表面官能團(tuán)分布，以及吸附前后的變化。

采用Zetasizer Nano ZS Zeta 電位分析儀（Zeta），對(duì)3 種材料在不同pH 下的表面電荷分布進(jìn)行測(cè)定。

1.3 吸附實(shí)驗(yàn)與分析方法

稱取一定量焦銻酸鉀溶液，用去離子水稀釋定容，得到一定濃度的含Sb（V）模擬廢水溶液。用1 mol·L-1的NaOH 和HCl 溶液調(diào)節(jié)模擬廢水溶液的pH。實(shí)際廢水取自嘉興某印染廠的污水處理站氣浮池。

在進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，量取50 mL 模擬廢水和實(shí)際廢水溶液，加入10 mg 氧化鐵紅材料（投加量為0.2 g·L-1），在25 ℃，130 r·min-1條件下，恒溫振蕩。用注射器快速取樣，并通過(guò)0.45 μm 的微孔濾膜過(guò)濾。對(duì)所得濾液采用原子熒光分光光度計(jì)測(cè)定Sb（V）的濃度，計(jì)算銻去除率η（%）和吸附容量qe（mg·g-1）：

其中，C0為Sb（V）初始濃度（mg·L-1），Ce為吸附實(shí)驗(yàn)達(dá)到平衡時(shí)Sb 的濃度（mg·L-1），V為溶液體積（L），m為氧化鐵紅材料的投加質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD 表征

分別對(duì)T110、T138 與T190 進(jìn)行XRD 分析，所得圖譜如圖1 所示。由圖1 可知，3 種氧化鐵紅材料的特征峰位置相似，與α-Fe2O3的標(biāo)準(zhǔn)卡片所示的特征峰相符，表明其主要成分為α-Fe2O3。T138 具有相對(duì)較尖銳的特征峰，表明其可能具有較好的結(jié)晶度和較大的粒徑。

圖1 3 種氧化鐵紅材料的XRD 圖譜Fig.1 XRD patterns of three types of iron oxide red

采用Debye-Scherrer 方程，估計(jì)3 種氧化鐵紅材料的平均粒徑：

其中，k=0.9 為謝勒常數(shù)，λ=0.154 nm 為X 射線波長(zhǎng)，β為峰長(zhǎng)半高處的峰寬，θ為衍射角。經(jīng)計(jì)算，T110 的平均粒徑約為93.43 nm，T138 的平均粒徑約為94.23 nm，T190 的平均粒徑約為97.97 nm。T110 的平均粒徑較其他2 種材料相對(duì)更小。

2.2 TEM 表征

分別對(duì)3 種氧化鐵紅材料進(jìn)行HRTEM 表征，以觀察其形貌與微觀結(jié)構(gòu)差異，所得結(jié)果如圖2 所示。由圖2（a）～（c）可知，T110 形狀為六邊形，且厚薄程度與橫向尺寸分布相對(duì)均勻，平均粒徑約為143.67 nm。T138 的形貌與T110 具有顯著差異，表面呈褶皺狀，表明材料厚薄分布相對(duì)不均勻，存在不規(guī)則凹陷與凸起。T190 的形狀、大小分布不均勻，存在明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，可能影響其對(duì)Sb（V）的吸附效果。

由圖2（d）～（f）可知，T110 體系內(nèi)存在2 種衍射條紋，且晶格間距分別為0.268 nm（1 0 4 晶面），0.252 nm（1 1 0 晶面），表明材料的主要成分為α-Fe2O3。T138 的衍射條紋與α-Fe2O3的1 1 0 晶面衍射條紋相符，T190 的衍射條紋則與α-Fe2O3的1 0 4 晶面衍射條紋相符。3 種材料主要成分均為α-Fe2O3，但主要晶面取向各不相同，可能由于各材料生產(chǎn)工藝存在差別。

圖2 氧化鐵紅110、138 和190 的HRTEM 結(jié)果Fig.2 HRTEM images of T110，T138 and T190

2.3 FTIR 表征

圖3 為3 種氧化鐵紅材料在吸附前后的FTIR圖譜。可知，3 種材料均在約3 420 和1 635 cm-1處具有吸收峰，由材料表面吸附水分子中—OH 的伸縮振動(dòng)與變形引起。在480 和570 cm-1處的吸收峰是由Fe—O 伸縮振動(dòng)引起的，且指紋區(qū)內(nèi)的特征峰與α-Fe2O3的特征峰相似，表明材料的主要成分為α-Fe2O3［10］，與XRD 的表征結(jié)果相符。

圖3 3 種氧化鐵紅材料吸附前后的的FTIR 圖譜Fig.3 FTIR images of three types of iron oxide red before and after adsorption

2.4 XPS 表征

圖4 為3 種氧化鐵紅材料的XPS 圖譜。由圖4（a）可知，T138 表面O—H 峰的面積與其余2 種材料有明顯差別，且其O—H 與Fe 原子數(shù)之比分別為T(mén)110 和T190 的1.8 和1.7 倍，表明T138 表面羥基含量相對(duì)較高。由圖4（b）可知，3 種氧化鐵紅材料的Fe 2p1/2和Fe 2p3/2特征峰分別位于約724 和711 eV處。根據(jù)擬合結(jié)果，T110 與T190 的衛(wèi)星峰均位于約732 和718 eV 處，T138 的衛(wèi)星峰位于729 和715 eV 處，向低結(jié)合能方向偏移，體現(xiàn)了Fe2+的衛(wèi)星峰特征，且T138 的Fe 2p 特征峰也具有向低結(jié)合能方向偏移的特征，以上結(jié)果表明，T138 中的α-Fe2O3可能被部分還原［11］。

圖4 3 種氧化鐵紅材料的XPS 圖譜Fig.4 XPS images of three types of iron oxide red

3 種氧化鐵紅材料在吸附后的XPS 圖譜如圖5所示?？芍胶蟮难趸F紅材料的O 1 s 能譜均在約540 eV 處出現(xiàn)了Sb 3d 峰，表明3 種氧化鐵紅材料表面均能成功吸附Sb（V）。

圖5 3 種氧化鐵紅材料吸附后的O 1 s 圖譜Fig.5 O 1 s images of three types of iron oxide red after adsorption

2.5 吸附動(dòng)力學(xué)

對(duì)實(shí)際印染企業(yè)廢水進(jìn)行取樣，并測(cè)定相關(guān)參數(shù)，可知廢水中Sb（V）濃度為180～200 μg·L-1，且呈中性。因此，本文將吸附實(shí)驗(yàn)的pH 設(shè)為7±0.1，Sb（V）初始濃度設(shè)為200 μg·L-1，以模擬印染廢水。在模擬廢水中分別加入3 種氧化鐵紅材料，并在0～24 h 內(nèi)隨機(jī)取樣，以探討吸附時(shí)間Sb（V）吸附量的影響，并進(jìn)一步分析其吸附特性。

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合方程分別采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：

其中，t為吸附時(shí)間（min），k1（min-1）和k2（g·mg·min-1）分別為準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的速率常數(shù)，qt和qe（mg·g-1）分別為氧化鐵紅材料在t時(shí)刻與平衡時(shí)的Sb（V）吸附量。

擬合結(jié)果見(jiàn)圖6，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。由圖6 可知，3 種氧化鐵紅材料的吸附量在前120 min 均較大。T138 可于60 min 前達(dá)到平衡，且其平衡吸附量約為1.60 mg·L-1，高于T110 與T190，表明T138 表面可能具有更多的活性位點(diǎn)或活性位點(diǎn)更易與Sb（V）結(jié)合。

圖6 吸附時(shí)間對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果影響（溫度：298 K，吸附劑投加量：0.1 g·L-1，接觸時(shí)間：24 h）Fig.6 Effect of time on Sb（V）adsorption by iron oxide red（T=298 K，adsorbents dosage=0.1 g·L-1，contact time=24 h）虛線為準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合結(jié)果，實(shí)線為準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合結(jié)果。The solid and dash lines correspond to pseudo-first and pseudo-second order kinetic fitting results.

由表1 可知，3 種氧化鐵紅材料的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合系數(shù)R2均在0.97 以上，相比準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的R2更接近1，表明氧化鐵紅對(duì)Sb（V）的吸附過(guò)程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，以化學(xué)吸附為主，受到表面反應(yīng)的制約［12］。

表1 氧化鐵紅對(duì)Sb（V）的吸附動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)Table 1 Adsorption kinetic parameters of the Sb（V）adsorption by iron oxide red

2.6 吸附等溫線

加而逐漸增加，并趨于飽和。相同濃度下，T138 的Sb（V）吸附量均高于其他2 種材料。

為進(jìn)一步探究氧化鐵紅材料的Sb（V）吸附性能差異，對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合方程分別采用Langmuir 吸附等溫線模型：

其中，KL（L·mg-1）為溫度相關(guān)的Langmuir 等溫線常數(shù)，KF（mg（g·mg1/n）-1）為吸附容量相關(guān)的Freundlich 等溫線參數(shù)，n為吸附強(qiáng)度的常數(shù)，qm（mg·g-1）為吸附劑的最大單分子層吸附量，Ce（mg·L-1）為吸附平衡時(shí)的Sb（V）濃度。

所得參數(shù)如表2 所示，擬合曲線如圖7 所示。

圖7 Sb（V）初始濃度對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果影響（溫度：298 K，吸附劑投加量：0.1 g·L-1，接觸時(shí)間：24 h）Fig.7 Effect of initial concentration on Sb（V）adsorption by iron oxide red（T=298 K，adsorbents dosage=0.1 g·L-1，contact time=24 h）虛線為L(zhǎng)angmuir 模型的擬合結(jié)果，實(shí)線為Freundlich模型的擬合結(jié)果。The solid and dash lines correspond to Freundlich and Langmuir models.

由表2 可知，3 種氧化鐵紅材料的Langmuir 模型、Freundlich 模型擬合參數(shù)R2均在0.98 以上，差別較小。T110 的Freundlich 模型擬合參數(shù)R2略高于Langmuir 模型，表明Freundlich 模型可更好地描述吸附過(guò)程。Freundlich 模型主要描述了非均相表面的吸附過(guò)程，表明T110 與T138 表面活性位點(diǎn)可能具有不均一性，吸附過(guò)程相對(duì)復(fù)雜［13］。T190 的Langmuir 模型擬合參數(shù)R2略高于Freundlich 模型，表明其吸附過(guò)程可能以單分子層吸附為主，吸附位點(diǎn)僅吸附單個(gè)分子或原子［14-15］。

表2 氧化鐵紅對(duì)Sb（V）的等溫吸附擬合參數(shù)Table 2 Adsorption isotherm parameters of the Sb（V）adsorption by iron oxide red

在Freundlich 模型擬合參數(shù)中，T138 具有較高的KF值，說(shuō)明其表面較易吸附Sb（V）。在Langmuir模型擬合參數(shù)中，T110 與T138 對(duì)Sb（V）的最大吸附量分別為104.30 和107.10 mg·g-1，顯著高于相似條件下α-Fe2O3（11.09±0.85 mg·g-1）、α-FeOOH（7.53±0.25 mg·g-1） 、β -FeOOH （7.53±0.25 mg·g-1）、γ-FeOOH（10.62±0.55 mg·g-1）以及水鐵礦（17.7 mg·g-1）等鐵氧化物的最大吸附量［2，16］。

T138 具有較高的Sb（V）吸附能力，可能由于其表面分布較豐富的羥基活性位點(diǎn)，且分布較為粗糙，有利于對(duì)溶液中Sb（V）的吸附。此外，T138 在較低和較高濃度下，均可較好地吸附Sb（V），表明其在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中具有更高的應(yīng)用潛力。表3 為3 種氧化鐵紅材料的BET 分析結(jié)果，3 種材料的比表面積均小于10 m2·g-1。T138 平均孔徑較大，可能對(duì)其Sb（V）吸附能力有促進(jìn)作用［17-18］。

表3 氧化鐵紅材料的比表面積、孔容與孔徑對(duì)比Table 3 the specific surface area，pore volume and aperture analysis of iron oxide red

2.7 初始pH、離子強(qiáng)度與共存含氧陰離子對(duì)吸附的影響

由圖8 可知，在溶液pH 為4～11 時(shí)，3 種氧化鐵紅材料的Sb（V）吸附量均隨pH 的增加而減少，且T138 的銻吸附量大于其他2 種材料。

圖8 溶液初始pH 對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果的影響（溫度：298 K，吸附劑投加量：0.1 g·L-1，接觸時(shí)間：24 h）Fig.8 Effect of pH on Sb（V）adsorption by iron oxide red（T=298 K，adsorbents dosage=0.1 g·L-1，contact time=24 h）

在堿性條件下，3 種氧化鐵紅材料的Sb（V）吸附量較低，這可能與不同pH 條件下材料表面電荷變化有關(guān)。因?yàn)門(mén)110、T138 與T190 的等電荷點(diǎn)分別為9.56、7.68 與8.00，且Sb（V）在溶液中主要以SbO-3形式存在，當(dāng)溶液pH 小于等電荷點(diǎn)時(shí)，材料表面電荷為正，對(duì)SbO-3具靜電吸附作用，可見(jiàn)氧化鐵紅材料對(duì)Sb（V）的吸附能力相對(duì)較強(qiáng)。當(dāng)溶液pH超過(guò)等電荷點(diǎn)時(shí)，材料表面電荷為負(fù)，與SbO-3相互排斥，從而阻礙了氧化鐵紅對(duì)Sb（V）的吸附，吸附量急劇減小。3 種氧化鐵紅材料的等電荷點(diǎn)均大于7，表明3 種氧化鐵紅材料在中性實(shí)際廢水的除銻應(yīng)用中具有一定潛力。

印染廢水成分較為復(fù)雜，需進(jìn)一步探究實(shí)際廢水中離子濃度與共存含氧陰離子對(duì)氧化鐵紅材料的吸附影響，并討論除銻機(jī)理。以NaCl 為背景電解質(zhì)，在不同離子濃度下測(cè)定氧化鐵紅材料的Sb（V）去除率，結(jié)果如圖9（a）所示?？芍? 種材料的Sb（V）去除率隨離子濃度變化較小，僅在較高濃度時(shí)輕微抑制Sb（V）吸附，這可能是由于離子濃度高時(shí)吸附劑表面電荷減小，SbO-3受到斥力，有效擴(kuò)散范圍減小，不易被吸附在材料表面［19-20］。

本文于200 μg·L-1的中性模擬廢水中添加了實(shí)際廢水中常見(jiàn)的含氧陰離子，在系列濃度梯度下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。由圖9（b）可知，氧化鐵紅的Sb（V）去除率受PO3-4、CO2-3以及SO2-4影響相對(duì)較大，其中PO3-4的抑制作用最大。在無(wú)共存含氧陰離子情況下，T110、T138 與T190 的Sb（V）去除率分別可達(dá)90.41%、99.44%與65.21%，當(dāng)PO3-4濃度為0.1 mmol·L-1時(shí)，Sb（V）去除率降至10% 以下，當(dāng)PO3-4濃度達(dá)1 mmol·L-1時(shí)，氧化鐵紅的Sb（V）去除率均降至5%以下，表明PO3-4可能與SbO-3之間具有強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，并與氧化鐵紅形成穩(wěn)定配合物［21-22］。

圖9 溶液離子濃度與共存含氧陰離子對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果影響（溫度：298 K，吸附劑投加量：0.2 g·L-1，接觸時(shí)間：24 h）Fig.9 Effect of ionic strength and coexisting oxoanions on Sb（V）adsorption by iron oxide red（T=298 K，adsorbents dosage=0.2 g·L-1，contact time=24 h）

2.8 染料對(duì)吸附的影響與不同投加量對(duì)實(shí)際廢水吸附效果

為探究染料對(duì)氧化鐵紅銻吸附性能的影響，選取印染企業(yè)的常用染料進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。模擬廢水中Sb（V）初始濃度為200 μg·L-1，在添加染料后調(diào)節(jié)初始pH 為7±0.1。

由圖10 可知，分散藍(lán)對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附過(guò)程影響最大，這可能與分散藍(lán)表面存在相對(duì)較高濃度的胺基（—NH2）有關(guān)。胺基通過(guò)取代氧化鐵紅材料表面的羥基（—OH）位點(diǎn)，并與表面游離態(tài)的Fe3+產(chǎn)生化學(xué)配位作用，從而與SbO-3產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附［23-24］?；钚院诘陌坊肯鄬?duì)較小，因此對(duì)銻吸附的抑制作用小于分散藍(lán)。3 種材料中，T138 受染料影響相對(duì)較小，具有較好的吸附選擇性。

圖10 各染料對(duì)氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果影響（溫度：298 K，吸附劑投加量：0.2 g·L-1，接觸時(shí)間：24 h）Fig.10 Effect of different dyes on Sb（V）adsorption by iron oxide red（T= 298 K，adsorbents dosage =0.2 g·L-1，contact time= 24 h）

氧化鐵紅的投加量（0.2、0.3 與0.4 g·L-1）對(duì)實(shí)際廢水的除Sb（V）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11 所示。實(shí)際廢水中Sb（V）初始濃度為198 μg·L-1，隨著投加量增加，吸附后廢水中剩余Sb（V）濃度逐漸減小。當(dāng)氧化鐵水投加量為0.2 g·L-1時(shí)，吸附后Sb（V）濃度均大于100 μg·L-1，這可能是由于實(shí)際廢水成分相對(duì)復(fù)雜，其中的共存陰離子與染料等阻礙了吸附劑對(duì)銻的吸附。當(dāng)投加量增至0.4 g·L-1時(shí)，T110 與T138 表現(xiàn)較佳，吸附后的Sb（V）出水濃度分別為90.61 與92.84 μg·L-1，Sb（V）吸附效果相似且均可滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。

圖11 不同投加量的氧化鐵紅在實(shí)際印染廢水中的Sb（V）吸附效果Fig.11 The Sb（V）adsorption performance of iron oxide red with different dosing quantity in practical textile wastewater

T110 與T138 價(jià)格相近，均具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。以T110 或T138 作為吸附劑，對(duì)投加量為0.4 g·L-1時(shí)的成本進(jìn)行簡(jiǎn)單初步核算后發(fā)現(xiàn)，每噸材料可處理約2 500 m3廢水，所需成本約為2 700 元，即處理每立方米廢水所需成本約為1.08 元。

2.9 吸附機(jī)理分析

觀察氧化鐵紅材料吸附前后的FTIR 圖譜（圖3）發(fā)現(xiàn)，3 種氧化鐵紅材料位于1 635～1 640 cm-1處的峰均發(fā)生了一定紅移。T110 由1 635.29 cm-1遷移至1 631.99 cm-1，T138 由1 634.23 cm-1遷移至1 628.42 cm-1，T190 由1 643.12 cm-1遷移至1 636.21 cm-1。由于該峰與表面吸附水中羥基變形產(chǎn)生的峰相對(duì)應(yīng)，其位移表明，Sb（V）的吸附機(jī)理可能與材料表面的羥基相關(guān)［25］。XPS表征結(jié)果表明，氧化鐵紅表面存在羥基，且T138的O 1s圖譜中O—H 在O 原子中的占比較T110與T190明顯高（圖4）。這一現(xiàn)象說(shuō)明，T138具有更多的羥基位點(diǎn)，從而更易與SbO-3結(jié)合，有利于T138去除Sb（V），與T138在模擬廢水中較佳的除Sb（V）表現(xiàn)相符。除此之外，各氧化鐵紅材料在吸附后的XPS 圖譜中出現(xiàn)的Sb 3d峰，可為Sb（V）在氧化鐵紅表面形成的配合物提供證據(jù)［26］。HAYES 等［27］通過(guò)3 層表面絡(luò)合模型構(gòu)建外球絡(luò)合與內(nèi)球絡(luò)合模型，研究離子濃度對(duì)材料吸附的影響。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)球絡(luò)合模型受離子濃度影響較小，外球絡(luò)合模型中的吸附效果隨離子濃度的增大而顯著減弱。根據(jù)本文結(jié)果，氧化鐵紅的Sb（V）去除率在不同離子濃度下幾乎沒(méi)有變化（圖8（a）），表明Sb（V）可能主要以內(nèi)球配合物Fe—O—Sb的形式與氧化鐵紅結(jié)合。此外，鐵氧化物的Sb（V）吸附效果隨著溶液pH 的增大而變化，直至pH 達(dá)等電荷點(diǎn)，Sb（V）去除率顯著降低，表明存在靜電吸附作用。

3 結(jié) 論

（1）在吸附劑投加量為0.2 g·L-1，吸附時(shí)間為24 h，振蕩頻率為130 r·min-1以及溫度為25 ℃條件下，用氧化鐵紅對(duì)Sb（V）初始濃度為200 μg·L-1、pH 為7 的模擬印染含銻廢水進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，T138的Sb（V）去除率可達(dá)99.44%，除Sb（V）表現(xiàn)最佳。

（2）氧化鐵紅的Sb（V）吸附動(dòng)力學(xué)行為相對(duì)更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。T110 與T138 的吸附等溫線較符合Freundlich 模型，T190 的擬合結(jié)果則與Langmuir 模型較符合。

（3）T110 與T138 均具較大的吸附速率常數(shù)與Sb（V）吸附容量，尤其是T138，表明其具有較好的Sb（V）吸附性能與應(yīng)用潛力。T138 含還原態(tài)的鐵，表面具更豐富的—OH 基團(tuán)，有利于提供更多的吸附活性位點(diǎn)，促進(jìn)對(duì)Sb（V）的吸附。

（5）在實(shí)際廢水中氧化鐵紅的Sb（V）吸附效果減弱，可能受到了廢水溶液中復(fù)雜組分的影響，其中T110 與T138 對(duì)實(shí)際廢水的處理效果較好。