论文摘要
砷是一种类金属元素,在地球表面分布广泛,有黑褐、黄、灰三种同素异形体,多以显五价和三价价态的有机或无机化合物的形式存在。砷是人体必需的微量元素,过量的摄入砷将引起一系列对身体的毒害作用。在环境污染物中,砷已被确认为第一类致癌物质。水体中砷污染源有天然源和人为源,由砷引发的水体污染问题已引起广泛关注,随着多起特大砷污染事故的连续发生,对水体中的砷污染治理和控制提出了更高要求。水中砷去除的方法和技术主要有沉淀、离子交换、膜分离、电解、氧化、吸附和生化等,但大多数方法对As（Ⅲ）去除率不高。稀土广泛应用于冶金、机械、能源、环境保护等领域,其水合氧化物和盐类具有较高的吸附阴阳离子的能力,已有利用镧、铈和其他稀土元素去除水中的有害离子的的研究,但稀土难于回收利用且成本较高。已有将稀土固载在可操作性强的基体上进行水处理运用的研究,但存在稳定性差和易受pH值影响等问题。离子交换树脂具有离子交换、脱水、脱色、吸附和催化等功能,广泛应用于水处理领域。利用镧铈两种稀土元素对离子交换树脂进行改性,将镧和铈固载在普通的离子交换树脂上,制备了新型的水中砷去除吸附剂。研究发现,镧和铈不能对阴离子交换树脂进行改性,对阴离子没有吸附作用的001×7阳离子交换树脂经镧和铈改性后,都能吸附水体中的As（Ⅴ）和As（Ⅲ）,且铈改性树脂对As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的吸附容量明显的优于镧改性树脂,室温下以0.217的稀土/树脂比制备稀土铈改性001×7阳离子交换树脂可作为水中砷去除的吸附剂。铈改性001×7树脂的扫描电子显微镜分析表明,经改性后铈复合物成功的固载在树脂上。光电子能谱仪分析表明,铈在改性树脂上主要以正四价（Ce4+）的氧化物的形态存在,改性树脂对砷酸盐离子和亚砷酸盐离子具有吸附作用,铈改性树脂对水溶液中As（Ⅲ）的吸附容量高于对As（Ⅴ）的吸附容量。铈改性树脂对水体中As（Ⅴ）离子的吸附可用拟二级速率方程模型和Freundlich吸附等温方程进行描述,As（Ⅲ）在铈改性树脂上的吸附符合拟二级速率方程模型和Langmuir吸附等温方程,As（Ⅴ）和As（Ⅲ）吸附的最适初始pH值为5.0～7.0,水溶液中共存的硝酸根、氯离子、硫酸根、碳酸根、钾、镁、钙和铁离子对As（Ⅲ）的吸附影响较小,对As（Ⅴ）的吸附几乎没有影响,而磷酸盐在铈改性树脂上的吸附有强烈的竞争吸附作用,可以明显的影响铈改性001×7树脂对水体中As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的去除。0.5 mol·L-1氢氧化钠溶液可较好对吸附在铈改性树脂上的As（Ⅴ）和As（Ⅲ）进行解吸,解吸反应的最佳时长为3小时,对As（Ⅴ）的解吸效果优于对As（Ⅲ）的解吸效果,As（Ⅴ）的解吸率为97.80%,As（Ⅲ）的解吸率仅为69.61%。