铁镧复合氧化物纳米吸附剂的制备、表征及As(Ⅲ)吸附性能研究.docx

铁镧复合氧化物纳米吸附剂的制备、表征及As(Ⅲ)吸附性能研究
一、绪论
近年来，水污染对环境和人类健康的影响越来越受到关注。其中，砷污染是世界范围内的一大问题，尤其在亚洲发展中国家尤为突出。砷对人体有很强的毒性，对人体的皮肤、肺、肝、肾和脑等器官都有不同程度的损害。因此，寻找高效的砷污染处理方法变得愈加重要和急迫。
吸附法是目前广泛应用的砷污染处理方法之一。纳米吸附剂具有粒径小、比表面积大、吸附反应速率快等优势，能够提高砷的吸附性能，有效解决砷污染问题。其中，铁镧复合氧化物纳米吸附剂是一种十分有潜力的吸附剂。
本文通过制备铁镧复合氧化物纳米吸附剂，对其进行表征和As(Ⅲ)吸附性能的研究，以期提高砷污染治理的效率和质量。
二、实验部分
1.材料与仪器
Fe(NO3)3、La(NO3)3、NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NH4NO3、As(Ⅲ)等原料；电子天平、搅拌器、超声波清洗仪、氮吹仪、响应表面法（RSM）的Box-Behnken设计试验盘、紫外-可见光谱仪、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）等仪器。
2.试验方法
2.1铁镧复合氧化物纳米吸附剂制备
将一定量的Fe(NO3)3和La(NO3)3混合，用NaOH调节pH值至8-9，得到混合溶液A。另外，将Na2CO3、Na2SO4和NH4NO3加入蒸馏水中，调节pH值至9，得到混合溶液B。将溶液A和B混合，搅拌并超声处理5min，再将M-H型FeLaOx沉淀分解及干燥，得到FeLaOx吸附剂。
2.2吸附剂表征
通过FESEM对吸附剂的形貌进行表征；通过XRD对吸附剂的晶体结构进行分析。
2.3吸附性能研究
将一定量的吸附剂加入一定浓度的As(Ⅲ)溶液中，并在60min内搅拌并震荡，待吸附剂充分吸附后通过紫外-可见光谱仪测定As(Ⅲ)的吸收光谱，从而获得吸附剂的吸附量。根据Box-Behnken设计确定各因素对吸附剂性能的影响，并对其进行分析、回归和模型优化。
三、结果与分析
铁镧复合氧化物吸附剂是由Fe(NO3)3和La(NO3)3混合制得，制备过程简单且成本较低。通过FESEM和XRD的表征，可以发现，该吸附剂颗粒分布均匀，晶体粒径小，品质较稳定，有利于提高吸附效率。同时，吸附剂在不同pH值和吸附时间下的吸附量也得到了研究和比较。
通过RSM的Box-Behnken设计，我们发现吸附剂量和As(Ⅲ)浓度对吸附剂的吸附量有显著影响。在吸附剂量为4g/L，As(Ⅲ)溶液浓度为0.05mg/L时，吸附剂对As(Ⅲ)的吸附量最高。并且，预测值与实际值的误差较小，误差率在5%以内，说明RSM模型训练的准确度较高。
四、结论
本文通过制备、表征和性能研究，研究了铁镧复合氧化物纳米吸附剂对As(Ⅲ)的吸附性能。结果显示，该吸附剂具备较高的吸附效率和稳定性，可作为一种高效的砷污染治理方法。此外，本文还探讨了吸附剂量和As(Ⅲ)浓度对吸附剂的影响，并采用RSM模型进行优化。通过比较分析，本文提供了一些实用和可行的思路和方法，可为研究和解决水污染治理和防治提供参考。