铁还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷的能力及其稳定性

摘要

为研究还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷[As(Ⅲ)]的能力及其自身稳定性,首先探究了铁负载生物质炭介导铁还原菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原含As(Ⅲ)的水铁矿[As(Ⅲ)-FH]时对As(Ⅲ)的释放和固定能力;其次评估了铁还原菌的还原作用对铁负载生物质炭固定As(Ⅲ)稳定性的影响.研究表明,400～700℃制备的铁负载生物质炭在好氧条件下可以吸附0.94～1.63 mg·g-1的As(Ⅲ).在As(Ⅲ)-FH还原体系中,随着铁负载生物质炭制备温度的提升:0～400 h时,铁负载生物质炭加速S.oneidensis MR-1还原As(Ⅲ)-FH释放二价铁和As(Ⅲ)的能力也逐渐提升;在400～646 h,分别加速溶液中的Fe2+沉淀生成蓝铁矿和菱铁矿,以及As(Ⅲ)的部分固定,在646 h时As(Ⅲ)的固定量为0.211～0.676 mg·g-1.在铁负载生物质炭固定As(Ⅲ)稳定性评估体系中:铁还原菌的还原作用虽然会导致铁负载生物质炭中磁铁矿还原转化生成蓝铁矿和菱铁矿,但却可以在342 h内提升固定As(Ⅲ)的能力,达到2.16～2.29 mg·g-1.因而在铁还原菌构建的还原生境中,铁负载生物质炭的As(Ⅲ)固定能力在342 h的短期内呈现增加的趋势,而在646 h的长时间培养条件下As(Ⅲ)的固定能力逐渐降低.通过构建简单的铁还原生境,评估了铁负载生物质炭在还原环境中固定As(Ⅲ)的潜能,为稻田土壤砷污染阻控材料的筛选提供了一种评估方法.