富里酸改性FeMnNi-LDH复合材料对水中砷镉的吸附性能与机制

水体中的As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)重金属离子具有潜在的毒性,且能通过食物链等方式转移富集进入人体,进而威胁人体健康.选用富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出能够同时吸附As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)阴阳离子的稳定层状复合材料(FA@FeMnNi-LDH),主要提升了其对Cd(Ⅱ)的吸附容量.利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水体中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附去除能力和机制.结果表明,经筛选出的具有结构稳定和最大FA负载率、且达到最优吸附性能的复合材料有层状双氢氧化物的典型特征峰.复合材料对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langrnuir模型,25℃时最大吸附量分别为249.60 mg·g-1和156.50mg·g-1.该复合材料在pH为2～7和4～7范围内,分别对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)有较好的吸附效果.水中共存的常见阴离子对As(Ⅲ)的竞争吸附影响大小顺序为:PO43-＞CO32-＞NO3-,常见阳离子对Cd(Ⅱ)的竞争吸附影响大小顺序为:Pb2+＞Cu2+＞K*,复合材料对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随着竞争离子浓度的增加而减少.复合材料对As(Ⅲ)的吸附机制主要为LDH层间离子交换,对Cd(Ⅱ)的吸附机制主要为负载的FA配位络合.综上,制备出的FA@FeMnNi-LDH复合材料对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合体系的吸附去除和毒性控制具有良好的应用前景.