米西奥内斯红土作为一种可安全处置的一次性吸附剂，用于去除砷酸盐

《Groundwater for Sustainable Development》：Misiones lateritic soil as a safely disposable, single-use adsorbent for arsenate removal

红土对低浓度砷水体的吸附性能及安全处置研究，在合成溶液（中性低浓度、酸性高浓度）和当地地下水（中性低浓度）中测试吸附效果，Langmuir等温式拟合良好，低pH下吸附容量达2.1 mg/g，但地下水因干扰离子吸附量降低47倍。脱附实验显示NaOH回收率>72%，而HCl和HAc<10%，表明吸附不可逆。红土作为一次性安全材料适用于低砷地下水处理。

　　本研究评估了阿根廷米西翁斯省的红土作为单一使用、安全可处置的吸附剂在去除五价砷（As(V)）方面的潜力。红土是一种富含铁和铝氧化物的土壤，常被用于水处理领域，尤其在去除重金属方面具有广泛应用。然而，其在实际应用中的性能，尤其是在吸附饱和后如何安全处理，仍然是一个重要的研究课题。本文通过对三种不同水体系统的实验，探讨了红土在不同条件下的吸附和解吸行为，并分析了其在实际应用中的可行性。

首先，实验选择了三种不同的水体系统：1）合成溶液，初始As(V)浓度≤10 mg/L，pH值为6.5（LSL）；2）合成溶液，初始As(V)浓度≤50 mg/L，pH值为2（LSH）；3）三种来自拉斐拉市附近的地下水，As(V)浓度≤0.165 mg/L，pH值在7至8之间（LSR）。这些系统分别模拟了自然条件下和工业活动中可能遇到的As(V)污染情况。通过实验，研究者发现红土在这些系统中表现出良好的吸附性能，并且在某些条件下，其吸附能力甚至超过了其他传统吸附材料。

在LSL系统中，红土的吸附等温线符合Langmuir模型，表明其吸附过程具有一定的饱和性和单层吸附特性。最大吸附容量（q_max）为0.44 mg As/g，吸附常数（K_L）为51 mg?1·L。这些结果表明红土在中等As(V)浓度和中性pH条件下具有较高的吸附效率。而在LSH系统中，初始As(V)浓度较高，pH值较低，红土的吸附能力显著增强，q_max达到2.1 mg As/g，K_L为0.6 mg?1·L·mg。这可能是因为在酸性条件下，As(V)更容易与红土中的活性位点发生反应，从而提高吸附效率。

在LSR系统中，虽然As(V)浓度较低，但红土的吸附能力仍然表现出一定的潜力。然而，实验发现，在LSR系统中，吸附的As(V)浓度显著下降，甚至减少了47倍。这一现象主要归因于水体中存在干扰离子，这些离子可能与As(V)竞争红土的吸附位点，从而降低了吸附效率。因此，在实际应用中，红土的吸附性能可能会受到水体成分的影响，需要进一步研究其吸附条件和水体特性之间的关系。

为了评估红土在吸附饱和后的处理安全性，研究者进行了解吸实验。使用0.10 M的盐酸（HCl）、乙酸（HAc）和氢氧化钠（NaOH）进行解吸，结果显示NaOH能够释放超过72%的As(V)，而HAc和HCl的解吸率则低于10%。这表明红土在某些条件下可能表现出接近不可逆的吸附行为，因此在吸附饱和后，需要特别注意其处理方式，以避免对环境造成二次污染。

此外，研究者还分析了红土在不同吸附和解吸条件下的结构变化。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术，发现红土在吸附As(V)后，其结构基本保持不变，表明其吸附过程对土壤结构的影响较小。然而，在使用HAc进行解吸时，红土的结构可能会发生一定变化，这可能与其表面化学性质有关。这些结果支持红土作为单一使用、安全可处置的吸附剂，特别是在处理低浓度As(V)污染水体方面的适用性。

在实际应用中，红土的吸附性能可能受到多种因素的影响，包括pH值、离子强度、水体成分等。因此，研究者建议在使用红土处理水体前，应充分了解其吸附条件和水体特性，以优化处理效果。同时，由于红土在某些条件下可能表现出较高的As(V)解吸潜力，研究者也强调了其在吸附饱和后的处理方式，以确保其不会成为危险废物。

此外，研究者还指出，红土的吸附-解吸平衡过程可能需要较长时间，甚至长达三周。因此，在实际应用中，需要评估其解吸动力学，以确定最佳的处理周期。通过实验，研究者发现红土在吸附As(V)后，其解吸过程具有一定的动力学特性，表明其吸附行为并非完全不可逆。因此，在处理过程中，可以通过控制时间或添加适当的解吸剂来优化其解吸效果。

综上所述，红土作为一种天然材料，具有去除As(V)的潜力，尤其是在处理低浓度As(V)污染水体方面表现出良好的效果。然而，其在高浓度As(V)污染水体中的吸附能力可能受到干扰离子的影响，因此需要进一步研究其吸附条件和水体成分之间的关系。同时，由于红土在某些条件下可能表现出较高的As(V)解吸潜力，其处理方式需要特别注意，以确保其不会成为危险废物。这些结果支持红土作为单一使用、安全可处置的吸附剂在水处理领域的应用前景。