碳纖維負(fù)載Mn摻雜FeOOH納米材料制備及其吸附砷性能研究

碳纖維負(fù)載Mn摻雜FeOOH納米材料制備及其吸附砷性能研究摘要：水體砷污染已經(jīng)成為一個全球性的問題，不僅僅是對于我們?nèi)祟悾湮：π砸呀?jīng)嚴(yán)重影響到了全球生態(tài)系統(tǒng)。因此，這是很有必要去探索設(shè)計一個可行的方案去處理水中砷元素以解決砷污染對生態(tài)的危害。本文通過對摻雜FeOOH的碳纖維材料進(jìn)行砷元素的吸附量大小的測試以及進(jìn)一步負(fù)載Mn的探索實驗，根據(jù)實驗結(jié)果提出了一個可行的處理水體砷污染的解決方案。關(guān)鍵詞：摻錳碳纖維砷吸附1.緒論砷，俗稱砒，是一種廣泛存在于自然界的一種非金屬元素，而水體砷污染是指由砷及其化合物引起的環(huán)境污染。一般來說，水體砷污染的主要來源是砷或者含砷金屬的開采及冶煉，或者用含有砷的化合物作原料生產(chǎn)例如農(nóng)藥的化學(xué)用品的過程中產(chǎn)生的砷廢水，或者是煤燃燒等等都會導(dǎo)致砷元素通過各種渠道進(jìn)入到水體中引起水體砷污染。砷在生物體內(nèi)沉積會引起砷中毒從而危害生命，而砷化合物的毒性要遠(yuǎn)高于砷元素的毒性[1]。世界衛(wèi)生組織將砷歸類為致癌物，我國規(guī)定飲用水中砷最高容許濃度為0.01mg/L，地表水包括其他用途的水則是0.04mg/L。因此，為了保護(hù)人類健康生存以及降低因為人類活動對全球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的危害，找到一個可行高效的降低砷含量的方法是非常有必要的。由于人們對水質(zhì)要求越來越高，而更安全清潔的水供應(yīng)面臨著新的挑戰(zhàn)。在過去的幾十年里，一系列的凈化技術(shù)被用于從污染水源中除砷元素，包括化學(xué)沉淀法，離子交換法，反滲透法以及吸附法等等。但是在這些眾多方法中，其中大多數(shù)都或多或少的會有比較明顯的缺點，比如不能夠有效除去砷元素，或者是需要使用大量試劑等。而在這些方法之中，吸附法脫穎而出，由于容易制備，成本低且效率高，事實上開發(fā)一種基于吸附的凈化技術(shù)主要是依賴于吸附性材料，因此吸附法成為處理砷廢水的熱門研究方向。正因如此，現(xiàn)在已經(jīng)有各種各樣的砷吸附劑，例如活性炭、金屬氧化物、沸石、粘土等，但是，這些廣泛使用的吸附材料在實驗中發(fā)現(xiàn)其吸收率低，去除效率不高，不能滿足實際應(yīng)用要求。相比之下，摻雜FeOOH型碳纖維材料吸附劑由于吸附效果相較其他吸附劑更明顯[2,3]，對砷離子的捕獲能力及親和力具有較好的相性，再加上其成本低，來源廣，對環(huán)境產(chǎn)生的危險小等其他優(yōu)點，現(xiàn)在成為研究重點引起了人們對它的廣泛興趣。因此，本文為探索摻雜FeOOH型碳纖維材料對水體砷元素的吸附效果，設(shè)計了以水熱法制備摻雜FeOOH型碳纖維材料并設(shè)計了不同的吸附方式，從動力學(xué)，熱力學(xué)等方面對其進(jìn)行了性能檢測并通過調(diào)節(jié)pH，引入干擾離子以及重復(fù)性測試的方式初步探索了摻雜FeOOH型碳纖維的適用性及適用范圍，對進(jìn)一步探究碳纖維吸附劑提供了參考[3]。2.實驗2.1試劑：液體試劑：乙腈，購于上海杜文化學(xué)科技有限公司；鹽酸（37.5%），購于中國平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司；0.1mol/L的HCl溶液；0.05mol/LHCl溶液；0.5mol/L的NaOH溶液；0.1mol/L的NaOH溶液；98%濃硫酸；3mol/L的硫酸溶液；固體試劑：純碳纖維片（經(jīng)煅燒過）；三氯化鐵，購于天津市大茂化學(xué)試劑廠；硝酸鈉；硫酸鈉；氯化鈉；硝酸鈉；磷酸二氫鈉；亞砷酸鈉；砷酸鈉。2.2儀器：XRD：BrukerD8-FOCUS型X射線衍射儀，CuKα射線，操作電壓40kV，電流40mA；SEM：FE-SEM，HitachiSU3500型掃描電子顯微鏡，操作電壓為10kV；BET：采用MicromeriticsASAP2046Analyzer分析，BJH用于計算樣品孔徑分布；吸附采用恒溫震蕩儀。2.3實驗內(nèi)容2.3.1碳纖維的氧化首先取得碳纖維棒原樣，然后將碳纖維取成約2.5×1×0.5cm大小的塊型，再配置3mol/L的H2SO4溶液，即先取蒸餾水25mL于燒杯中，再取5mL濃硫酸緩慢加入，將上述碳纖維置于溶液中移至反應(yīng)釜內(nèi)120℃水熱1小時自然冷卻烘干即得氧化碳纖維。2.3.2負(fù)載羥基氧化鐵FeOOH配制溶液，稱取2.92gFeCl3，2.72gNaNO3于燒杯中，再加入96μL的含量為37.5%的HCl，9.5mL的去離子水，22.4mL乙腈，再將上述步驟中獲取的氧化碳纖維移至燒杯中攪拌1小時。1小時后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜100℃水熱4小時，之后自然冷卻取出烘干得到產(chǎn)物。另外做不加入碳纖維的實驗：配制溶液，稱取2.92gFeCl3，2.72gNaNO3于燒杯中，再加入96μL的含量為37.5%的HCl，9.5mL的去離子水，22.4mL乙腈，攪拌1小時，1小時后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜100℃水熱4小時，之后自然冷卻取出烘干得到產(chǎn)物。2.3.3吸附試驗將上述所得產(chǎn)物分別研磨成粉末，取得FeOOH純粉末和FeOOH碳纖維粉末。動力學(xué)實驗探究：配制20mg/L的Na3AsO3溶液和Na3AsO4溶液，添加稀鹽酸，調(diào)節(jié)溶液pH至為7，固定溫度為25℃，將上述粉末按照0.5g/L的投加量投入20mg/L的Na3AsO4溶液中，開始計時取點，時間點為第1、2、5、10、30、60min，2、6、12、24、48h取吸附液，對砷溶液濃度進(jìn)行檢測。pH影響實驗探究：配制20mg/L的Na3AsO3溶液和Na3AsO4溶液，設(shè)定溫度為25℃，將上述粉末按照0.5g/L的投加量投入20mg/L的Na3AsO4溶液中，加入0.1mol/L的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH分別為2、4、6、7、8、10，固定吸附24小時后取吸附液，對砷溶液濃度進(jìn)行檢測。熱力學(xué)實驗探究：配制不同濃度的Na3AsO4溶液，添加稀鹽酸，調(diào)節(jié)溶液pH至為7，固定溫度為25℃，將上述粉末按照0.5g/L的投加量投入濃度為1、2、5、10、20、50、100、200、500mg/L的Na3AsO4溶液中，固定吸附24小時后取吸附液，對砷溶液濃度進(jìn)行檢測。干擾離子實驗探究：配制20mg/L的Na3AsO4溶液，添加稀鹽酸，調(diào)節(jié)溶液pH至為7，固定溫度為25℃，將上述粉末按照0.5g/L的投加量投入20mg/L的Na3AsO4溶液中，再向溶液中引入干擾離子PO43-，Cl-，NO3-，SO42-，即配制濃度為0.1mmol/L和1mmol/L的NaH2PO4，NaCl，NaNO3，Na2SO4溶液加入配制好的Na3AsO4溶液中，固定吸附24小時后取吸附液，對砷溶液濃度進(jìn)行檢測。循環(huán)性能實驗探究：配制20mg/L的Na3AsO4溶液，添加稀鹽酸，調(diào)節(jié)溶液pH至為7，固定溫度為25℃，將上述粉末按照0.5g/L的投加量投入10mg/L的Na3AsO4溶液中，固定吸附24小時后取吸附液，對砷溶液濃度進(jìn)行檢測，之后保留粉末，對粉末進(jìn)行烘干然后按照0.5mol/LNaOH溶液，去離子水，0.05mol/LHCl，去離子水的順序進(jìn)行清洗再生，重復(fù)循環(huán)2次，再每次分別對砷溶液濃度進(jìn)行檢測。3.結(jié)果與討論3.1結(jié)構(gòu)分析圖1SEM下碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖2SEM下碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖3SEM下碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖4SEM下?lián)饺隖eOOH碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖5SEM下?lián)饺隖eOOH碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖6SEM下?lián)饺隖eOOH碳纖維結(jié)構(gòu)圖圖1-3,圖4-6分別代表了碳纖維原樣和摻入羥基氧化鐵之后的SEM形貌和微觀結(jié)構(gòu)圖。從圖1-3中可以清楚的看出，首先原樣碳纖維具有非常干凈，平滑的表面，本身也是通過碳骨架相連形成復(fù)雜多孔的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身具有非常良好的連接性，吸收性和承載性，這也為之后負(fù)載羥基氧化鐵奠定了一定基礎(chǔ)，而從圖4-6可以表明，F(xiàn)eOOH的負(fù)載是長在碳纖維骨架表面的，負(fù)載了FeOOH的碳纖維表面不再光滑平整，而顯得十分粗糙，整個碳骨架被FeOOH均勻的覆蓋住，F(xiàn)eOOH本身以針棒狀結(jié)構(gòu)垂直生長于碳骨架表面。通過SEM掃描電鏡可以看出，在碳纖維上負(fù)載FeOOH的實驗是比較成功的，從圖上看出摻入FeOOH之后碳纖維骨架并沒有發(fā)生明顯變化，同時表面粗糙化又能更好地提高其吸附性。圖7XRD衍射圖圖7是摻入羥基氧化鐵之后的碳纖維XRD衍射圖。從圖中可以看出，由XRD圖表所展示的負(fù)載FeOOH碳纖維的幾個明顯峰值和FeOOH（JCPDScardNo.01-0622）標(biāo)準(zhǔn)卡幾乎是一致的，譜圖展示了羥基氧化鐵相全角范圍內(nèi)的特征峰，主要的衍射峰峰形尖銳，說明材料結(jié)晶性良好[4]。碳纖維表面所負(fù)載的羥基氧化鐵顆?？梢孕纬纱罅康幕钚晕稽c，其對污染物的吸附量也相應(yīng)增加，使得材料與污染物的反應(yīng)活性大大提高，這表明了FeOOH是確實的負(fù)載到了碳纖維表面上，再一次驗證了負(fù)載FeOOH碳纖維的成功制備。同時負(fù)載后的FeOOH具有一個明顯的寬峰位于25°左右，這應(yīng)歸屬于碳纖維平面的原因，說明負(fù)載上去的FeOOH并沒有破壞碳纖維骨架結(jié)構(gòu)，而是從其表面覆蓋生長的，不僅保留了原始骨架結(jié)構(gòu)，也進(jìn)一步說明FeOOH與碳纖維之間的良好相性。圖8BET測試圖圖9孔徑分布圖8和圖9是通過BET測試表征的負(fù)載FeOOH碳纖維比表面積以及孔徑分布。圖8是氮氣吸附解吸等溫線，從圖中可以看出負(fù)載FeOOH碳纖維的吸附解吸曲線具有比較明顯的遲滯回線，符合IV型等溫線，這說明所制備的負(fù)載FeOOH碳纖維屬于介孔范疇。而圖9是孔徑分布圖，從圖中可以清楚的看出，孔徑大小主要集中在2-20nm之間，這更表明了負(fù)載FeOOH碳纖維屬于介孔的范圍。這兩張圖清楚的展示了負(fù)載FeOOH碳纖維具有明顯的介孔屬性[5]，而這種孔徑大小可以大大增加與砷的接觸面積，少部分的孔徑較大（>30nm）又能夠保證液體在碳纖維內(nèi)部的運輸，使得所制備的負(fù)載FeOOH碳纖維既能保證液體的順利通過又能有充分的接觸幾率吸附液體中的砷元素。因此有理由推測負(fù)載FeOOH碳纖維是一個具有較好的吸附砷元素的性能。CF@FeOOH吸附As的動力學(xué)數(shù)據(jù)As（Ⅲ）As（Ⅴ）時間（min）吸附量（mg/g）時間（min）吸附量（mg/g）16.090616.301426.940429.385458.0882511.8104109.24461014.1783309.98963016.39146010.06466017.867212010.110312018.913736010.156236019.615672010.195672019.8361144010.1605144019.98233.2砷吸附動力學(xué)分析圖10動力學(xué)數(shù)據(jù)曲線上述圖表是負(fù)載FeOOH碳纖維吸附砷吸附-時間曲線,顯示吸附對時間的依賴性。從表中可以看出，在60分鐘時候As(V)的吸附量已達(dá)89%以上，在24h時已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)排放要求且吸附曲線本身仍呈現(xiàn)出下降趨勢，這表明了在吸附24h之后，負(fù)載FeOOH碳纖維仍然表現(xiàn)出比較好的吸附性，但是相對于As(III)而言，在60分鐘時吸附量僅達(dá)到約50%，而且到24小時之后吸附達(dá)到飽和而且與60分鐘差距不大，可能的原因是：在本實驗條件下，F(xiàn)eOOH在溶液作用下解離成Fe3+或者FeO+，而與As元素相結(jié)合，形成Fe-O-As化學(xué)鍵，但是中性溶液中，As(V)本身離子團(tuán)較As(III)大且呈現(xiàn)負(fù)電性[6]，因此能夠很好的與Fe3+或者FeO+結(jié)合，而且這種結(jié)合比較徹底，而As(III)則相性不如As(V)，無法與Fe3+或者FeO+形成緊密的化學(xué)鍵最后將達(dá)到吸附-解離平衡。因此，本實驗所獲得的負(fù)載FeOOH碳纖維從動力學(xué)上給出的數(shù)據(jù)表明是能夠有效去除水中五價砷元素的一種高效吸附劑，同時也具有吸附As(III)的能力。此外，獲得的動力學(xué)數(shù)據(jù)對As(V)進(jìn)行準(zhǔn)二級動力學(xué)擬合[7,8]：圖11動力學(xué)擬合曲線圖11是動力學(xué)準(zhǔn)二階動力學(xué)模型，從As(Ⅴ)吸附的動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)可以看出：吸附反應(yīng)為快速過程，吸附在60分鐘時候，As(Ⅴ)去除率就已經(jīng)達(dá)到了89%以上，而后隨著吸附時間的增加吸附速率減慢。反應(yīng)剛開始時，吸附劑表面的吸附點較多，因而吸附容易進(jìn)行，隨著反應(yīng)進(jìn)行,As(Ⅴ)濃度降低，吸附速率減慢，另一方面，吸附劑的表面吸附位點隨時間延長逐漸被占據(jù)，溶液中的As(Ⅴ)需要擴(kuò)散到吸附劑的內(nèi)部才能被吸附，這也會使吸附減慢。但是負(fù)載FeOOH碳纖維對As(Ⅴ)吸附很徹底，而根據(jù)Lagergren二級方程[8]擬合結(jié)果，可得數(shù)據(jù)方程：t/q=0.052t+0.136,R2=0.966，這個數(shù)據(jù)充分顯示了FeOOH碳纖維吸附砷在這個實驗條件下吸附量與FeOOH的投加量成線性正比關(guān)系。3.3pH影響實驗分析pHAs-3As-5211.664619.955773410.72419.70513610.556619.5001389.174218.59673107.644616.27793圖12pH對吸附效果影響曲線圖12顯示的是不同pH對兩種砷吸附影響曲線圖。圖中清楚的顯示了FeOOH碳纖維在不同pH下吸附砷元素的能力大小是隨著pH的升高而逐漸降低的，不考慮pH<2的情況是因為當(dāng)在實驗中發(fā)現(xiàn)pH<2時負(fù)載了FeOOH的碳纖維會發(fā)生明顯的溶解現(xiàn)象，表明酸濃度太高會導(dǎo)致FeOOH碳纖維結(jié)構(gòu)受到破壞溶解以此產(chǎn)生的后續(xù)不予考慮。因此可以看出在pH=2時吸附效果不僅是As(Ⅴ)或As(III)都是最好的，在pH=2~8這個范圍內(nèi)吸附曲線雖然在下降，但是都比較平緩，說明在這個范圍內(nèi)pH的影響是比較小的，當(dāng)pH>8時，吸附效果大大降低，曲線下降趨勢也變大，可能的原因是：當(dāng)pH過大時，即溶液中OH-的濃度太高，會使FeOOH被OH-配合或者發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)使得FeOOH碳纖維帶上負(fù)電荷，而不管是As(Ⅴ)還是As(III)，在高OH-濃度的環(huán)境中都是以負(fù)電酸根形式存在的，兩者都帶負(fù)電，表現(xiàn)為排斥作用[9]，因此吸附效果大打折扣。當(dāng)然，由于調(diào)節(jié)pH所用的溶液為0.1mol/L的HCl和NaOH溶液，由于引入了新的離子，可能會存在由于新離子的引入而導(dǎo)致FeOOH碳纖維吸附效果產(chǎn)生額外的變化。這兩條曲線給我們展示了由pH的改變而產(chǎn)生的FeOOH碳纖維吸附效果的改變，表明pH對于本實驗材料FeOOH碳纖維起到的作用是比較大的，由此可以對實際應(yīng)用中不同pH水體下的砷元素進(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足最優(yōu)吸附方案。3.4砷吸附熱力學(xué)分析圖13顯示的是初始濃度不同：1、2、5、10、20、50、100、200、500mg/L的Na3AsO4溶液在設(shè)定相同室溫（25℃），相同pH=7，投加量均為0.5g/L，固定吸附24h條件下的FeOOH碳纖維吸附量。由于吸附劑的投加量是有限的，因此實際上在吸附后期，吸附劑的吸附位點基本被填滿時，吸附達(dá)到平衡。有實驗數(shù)據(jù)可以看出，在對于不同濃度的砷溶液，吸附量在開始階段都是變化顯著，隨著吸附時間的增加，吸附量增加的速率越來越緩慢，最終趨于穩(wěn)定達(dá)到飽和，當(dāng)然對于前面幾個低濃度的砷溶液（1、2、5、10mg/L），從之前實驗的數(shù)據(jù)就已經(jīng)能猜到結(jié)果是全部能吸附完全，這個實驗進(jìn)一步的證實了。對于其他不同初始濃度的吸附過程，實驗表明均呈現(xiàn)低濃度快而高濃度較慢的趨勢，這是因為在As(V)濃度較低時，As(V)離子能夠很快進(jìn)入吸附劑表面，吸附以物理吸附為主，這樣在吸附初期，濃度下降的趨勢特別大。而隨著時間的增加，吸附劑位點逐漸減少，As(V)離子能夠被吸附的位點越來越少，就會有選擇性的逐漸優(yōu)先進(jìn)入親和力較高的吸附位點，吸附以化學(xué)吸附為主，吸附速率逐漸減慢[4]。最后達(dá)到飽和即動態(tài)平衡，吸附濃度將不再改變，由數(shù)據(jù)可知，每克FeOOH碳纖維吸附劑能夠吸收的砷元素量為，這個數(shù)據(jù)也是不錯的，從數(shù)據(jù)上表明了FeOOH碳纖維吸附劑對砷元素的處理能力對比于其他吸附劑來說是很高效的。3.5干擾離子分析由于在實際操作中污染液中不會單純的僅有砷元素，干擾陰離子，包括硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物和磷酸鹽等，廣泛存在于天然水和工業(yè)廢水中。這些干擾離子會在FeOOH碳纖維砷吸附劑上爭奪可用的表面結(jié)合位點或改變吸附劑的表面電荷，從而導(dǎo)致吸附劑效果降低。本實驗是做了在干擾離子下的測試FeOOH碳纖維吸附砷濃度大小，即在Cl-、NO3-、SO42-和PO43-存在的情況下，每個離子兩種不同的濃度（0.1mmol/L和1mmol/L），相應(yīng)的結(jié)果是如圖所示。從圖中可以明顯看出，在Cl-、NO3-和SO42-的情況下，盡管在0.1mmol/L和1mmol/L濃度下，這些干擾離子的濃度遠(yuǎn)高于水中砷離子的濃度，F(xiàn)eOOH碳纖維砷吸附劑的吸附性能沒有明顯的降低；而相比之下，PO43-導(dǎo)致的結(jié)果卻非常明顯，從圖上可以很明顯的看出，由于PO43-這種干擾離子的引入，導(dǎo)致了FeOOH碳纖維的吸附性能迅速下降，可能的原因是由于PO43-是大陰離子，和FeOOH的結(jié)合能力非常大，這就導(dǎo)致了在溶液中如果存在PO43-，它就會和砷陰離子相互競爭FeOOH的吸附位點，而由數(shù)據(jù)可猜測，PO43-與FeOOH的結(jié)合性非常好，因此當(dāng)FeOOH碳纖維作為吸附劑投入含有PO43-的砷廢水中時，會大大降低FeOOH碳纖維的吸附砷能力，所以由實驗得出在實際應(yīng)用中，如果砷廢液中存在PO43-離子，則需要考慮額外除去磷酸根，而例如Cl-、NO3-和SO42-則沒有明顯的影響。3.6循環(huán)性能分析除了研究吸附劑對砷吸附動力學(xué)驗證，或者是探究其對砷的高吸附能力，更重要的是吸附劑本身對目標(biāo)污染物離子的親和力，最佳吸附劑應(yīng)保持對吸附物質(zhì)優(yōu)秀的穩(wěn)定性和可再生性。在實際應(yīng)用中吸附劑的可重復(fù)利用性是影響其性能的一個重要因素，也是檢測其應(yīng)用潛力的重要因素。因此對FeOOH碳纖維吸附劑進(jìn)行了的吸附砷元素的再生實驗，探究它的可重復(fù)利用性。其中再生劑為0.5mol/LNaOH溶液和0.05mol/LHCl溶液，首先是第一次吸附砷溶液，然后進(jìn)行對FeOOH碳纖維吸附劑的回收，方法是先用0.5mol/LNaOH溶液清洗再用去離子水然后0.05mol/LHCl溶液最后去離子水清洗烘干即回收完畢，回收后的FeOOH碳纖維整體被重新利用，用于對砷的第二次吸收測試。值得注意的是，F(xiàn)eOOH碳纖維對兩者的吸附能力，As（Ⅲ）和As（V），在后續(xù)幾次的吸附實驗中，吸附能力出現(xiàn)了輕微的下降，但是從數(shù)據(jù)來看，多次回收之后FeOOH碳纖維的吸附能力依舊保持高水平，能夠滿足回收利用的要求，表明了FeOOH碳纖維的再生性能優(yōu)越。FeOOH碳纖維的吸附活性經(jīng)過回收之后會下降，可能的原因是由于FeOOH碳纖維的少部分活性位點不能有效經(jīng)NaOH堿處理再HCl酸處理后再生，因此導(dǎo)致其吸附能力下降。但盡管如此，再生FeOOH碳纖維整體在多次循環(huán)回收后吸附能力仍保持在可以接受的范圍當(dāng)中，因此展示出了FeOOH碳纖維的可循環(huán)性好，能夠達(dá)到多次反復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)。4.結(jié)論本文通過實驗成功制備了以碳纖維為骨架負(fù)載FeOOH的砷吸附劑。從實驗流程上看，僅是以碳纖維的煅燒，然后再在其上面以水熱的方法負(fù)載FeOOH，整體實驗過程簡單，操作方便，而且流程短制備所需時間不長，制作出來的砷吸附劑效果顯著，是性能很好的高效吸附劑，這多虧了FeOOH碳纖維具有結(jié)構(gòu)豐富和有效的多孔離子（大分子）傳輸路徑與相互連接的具有層次性和復(fù)雜性的孔隙網(wǎng)絡(luò)。從實驗數(shù)據(jù)來看，F(xiàn)eOOH碳纖維不僅展示了對As（III），尤其是As（V）有很好的吸附能力，也表現(xiàn)出能有效去除10ppm砷元素，達(dá)到世衛(wèi)組織制定的飲用水可接受標(biāo)準(zhǔn)。此外，所得吸附劑表現(xiàn)出對pH有比較大的耐受能力，尤其是在酸環(huán)境下，展示出了更加優(yōu)越的吸附效果，根據(jù)試驗得出其較為合適的pH適用范圍在2-8之間，這給該吸附劑在運用當(dāng)中對pH的調(diào)節(jié)做出了比較明確的范圍[10,11]，使得其在適用性上能夠更加精確。FeOOH碳纖維本身具有較好的吸附親和力，從熱力學(xué)實驗看出，該吸附劑本身每單位計量能夠吸附的砷元素上限是比較滿意的，能夠滿足在實際中的應(yīng)用，不會因為即使高效性但是因為吸附量不滿意而淘汰，而且本身對熱較為穩(wěn)定，不易隨溫度有太大的變化，這就決定了其實用性比較好。在干擾離子實驗中，存在其他離子對FeOOH碳纖維吸附砷物種具有不一致的結(jié)果，例如磷酸根對FeOOH吸附砷的影響很大，但例如氯離子則又幾乎沒有影響，這主要是部分同離子競爭FeOOH位點導(dǎo)致的，由于FeOOH位點被其他離子（如PO43-）所額外占用，能夠空出來吸附砷的位點自然變少了，因此在選擇不同條件下的砷污染液中還要額外檢測是否有干擾離子，需要做另外處理提高FeOOH碳纖維的吸附效果。在吸附劑的循環(huán)再生實驗中看出，在經(jīng)過多次循環(huán)再生過程（堿-水-酸-水洗）之后，雖然吸附性能的確有輕微的降低，但是其吸附率依舊令人十分滿意，可以繼續(xù)投入使用，而不是一次性吸附劑，表明其作為高效砷去除劑的應(yīng)用前景十分令人看好。更重要的是，鑒于FeOOH碳纖維吸附劑的宏觀尺寸與自身的性質(zhì)，它可以很方便地從處理過的水體中借助輔助磁性或離心技術(shù)提取出來，避免一般性的分離粉末納米吸附劑技術(shù)導(dǎo)致可能會產(chǎn)生的二次污染風(fēng)險。所有這些特征使得制造的FeOOH碳纖維砷吸附劑是高效的從水體中去除砷的理想試劑，而且本身來源廣，價格低廉，制備條件簡單，具有很好的市場應(yīng)用與實際應(yīng)用，相對于其他砷吸附劑前景更加廣闊。5.致謝作者由衷感謝嚴(yán)春杰老師提供課題能夠進(jìn)行水中砷污染處理