非晶态铁铝二元氢氧化物增强砷去除：化学计量学的调控机制与协同吸附效应

《Process Safety and Environmental Protection》：Amorphous Fe–Al Binary Hydroxides for Enhanced Arsenic Removal: Mechanistic Role of Stoichiometry and Synergistic Adsorption

本文推荐了一种通过精确调控Fe/Al化学计量比设计的新型非晶态Fe-Al二元氢氧化物吸附剂（如Fe5Al2(OH)21·6H2O）。该材料展现出创纪录的高吸附容量（As(V)达793.65 mg·g-1，As(III)达220.75 mg·g-1），其无定形结构和高比表面积（~204.8 m2·g-1）协同促进了配体交换和氧化还原活性。研究表明，As(V)通过内层络合（inner-sphere complexation）吸附，而As(III)则经历氧化为As(V)后络合的过程。材料在宽pH范围、高浓度竞争阴离子存在下仍保持高效（>98.5%去除率），并具备优异的再生性能（5次循环后容量保持>90%），为直接深度净化As(III)污染水体提供了高性能可持续解决方案。

　　

Highlight

成功合成了两种非晶态铁铝二元氢氧化物，命名为Fe₅Al₂(OH)₂₁·6H₂O (Fe5) 和 Fe₇Al₃(OH)₃₀·6H₂O (Fe7)。Fe5吸附剂表现出卓越的砷去除性能，在318 K时对As(V)和As(III)的吸附容量分别达到创纪录的793.65 mg·g^-1和220.75 mg·g^-1。表征结果表明，其无定形结构、高比表面积（约204.8 m²·g^-1）以及受控的Fe/Al化学计量比协同作用，增强了配体交换并提供了氧化还原活性位点。

Material Characterization and Post-Adsorption Analysis

通过一套全面的表征技术，成功确认了两种非晶态铁铝二元氢氧化物（Fe5和Fe7）的合成。这些研究不仅验证了目标组成和结构，还为理解控制砷吸附机理的物理化学性质提供了重要见解。

Conclusions

这项研究成功证明，合理的化学计量设计是开发用于砷污染治理的高性能非晶态铁铝二元氢氧化物吸附剂（Fe5和Fe7）的有效策略。简便的共沉淀合成法得到了具有最优无定形结构、高比表面积（高达204.8 m²·g^-1）和丰富介孔率的材料，这些特性共同促成了超高的吸附容量——尤其是Fe5。