以鑭改性膨潤土(LMB)和八水合氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)為原料合成了一種新型的載鋯粘土材料(簡稱Zr-LMB),固定水中和沉積物中的砷(As)。ZrOCl2·8H2O與LMB的最佳質(zhì)量比為1:17。Zr-LMB對As(III)和As(V)的吸附量分別為3.86和5.36 mg/g。Zr-LMB對As(III)和As(V)的吸附不受pH的影響,沉積物中Zr-LMB覆蓋30天對上覆水域的pH幾乎沒有影響。Zr-LMB覆蓋30天后,大大減弱了從表層沉積物擴散到上覆水體中的溶解態(tài)和DGT有效態(tài)As的濃度梯度。此外,三種As污染沉積物中溶解態(tài)As和DGT有效態(tài)As(As添加量分別為0、10和20mg/kg)明顯降低,溶解態(tài)As的還原效率分別為58.0%、74.4%和67.5%,DGT有效態(tài)As的還原效率分別為34.7%、78.3%和56.2%。Zr-LMB對溶解態(tài)砷的有效覆蓋深度在沉積物-水界面以下80mm。結(jié)果表明,新型Zr-LMB是一種有效固定水和沉積物中砷的吸收劑。
在30天Zr-LMB覆蓋后,沉積物垂向剖面溶解態(tài)和有效態(tài)As的還原效率
本研究采用薄膜擴散梯度裝置(Zr-oxide DGT) 和高分辨孔隙水采樣裝置(HR-peeper)分別測水和沉積物垂直剖面中2.0 mm和5.0 mm分辨率的有效態(tài)As和溶解態(tài)As。將HR-peeper裝置插入沉積物柱樣中24 h后將Zr-oxide DGT 插入。再過24小時,同時取出兩個裝置。使用濕濾紙和去離子水清洗HR-peeper裝置,并立即采集孔隙水樣品以測定溶解態(tài)As。DGT清洗后保持濕潤送至實驗室分析測定有效態(tài)As。
LMB(a,b)和Zr-LMB (c,d)的掃描電鏡(SEM)圖像
30dZr-LMB覆蓋后,沉積物中DGT有效態(tài)As的垂向分布
(“?"表示沉積物-水界面以下)