view in publisher's site

Residence Time Effects on Arsenate Adsorption/Desorption Mechanisms on Goethite

Abstract In order to make sound decisions regarding arsenate contamination in soil and water environments, it is necessary to have a thorough understanding of the mechanisms of arsenate sorption and desorption over extended periods. The major objectives of this study were to determine the effects of aging or residence time on the kinetics of arsenate sorption and desorption on goethite, and to combine spectroscopic x‐ray absorption fine structure (XAFS) and macroscopic studies in order to determine sorption and desorption mechanisms over time at pH 4 and 6. Sorption studies, conducted from 4 min to ≈12 mo, showed that arsenate sorption on goethite increased with time. Sorption was initially rapid, with over 93% arsenate being sorbed in a 24‐h period at pH 6. Similar arsenate adsorption behavior was observed at pH 4. Analysis of the samples with extended x‐ray absorption fine structure (EXAFS) revealed that there exist two distinct atomic shells surrounding the adsorbed As. The closest atomic shell was identified as an O atom, the next shell out was identified as an Fe atom. The As–Fe bond distance of 3.30 Å, derived from XAFS data, is indicative of a bidentate binuclear bond forming between the arsenate atoms and the goethite surface. This is in agreement with the findings of previous researchers. Analysis of the As EXAFS from samples incubated for various periods indicated that the molecular environment did not change over time. Complimentary desorption kinetic studies showed that when aging was increased, there was no significant change in the amount of arsenate desorbed from goethite by PO3−4 Initially, desorption was quite rapid with >35% of the total adsorbed As being desorbed within 24 h at pH 6. After the initial rapid desorption, only a small amount of additional desorption occurred at longer times. A significant amount of arsenate remained bound to the goethite after 5 mo of desorption even though the PO3−4 desorptive solution was three times stronger than the initial arsenate sorptive solution. Sulfate was much less effective at promoting arsenate desorption; at pH 6, no more than 2.5% of the total sorbed arsenate desorbed over a 5‐mo period. Desorption results at pH 4 were similar to the desorption behavior at pH 6. The XAFS analyses of PO3−4 desorbed arsenate samples showed that the molecular environment of the adsorbed arsenate did not change.

اثرات زمان اقامت بر مکانیزم‌های جذب / واجذب آرسنا در گوتیت

چکیده به منظور تصمیم‌گیری صحیح در مورد آلودگی آرسنات در محیط‌های آب و خاک، لازم است درک کاملی از مکانیزم‌های جذب و واجذبی آرسنات در دوره‌های طولانی داشته باشیم. اهداف اصلی این مطالعه تعیین اثرات سن یا زمان اقامت بر سینتیک جذب و واجذبی آرسنات در گوتیت و ترکیب ساختار ریز جذب اشعه ایکس طیف‌سنجی (XAFS)و مطالعات ماکروسکوپی به منظور تعیین مکانیزم‌های جذب و واجذبی در طول زمان در pH های ۴ و ۶ بود. مطالعات بارگذاری انجام‌شده از ۴ دقیقه تا ۱۲ ماه نشان داد که جذب آرسنات بر روی گوتیت با گذشت زمان افزایش می‌یابد. روش در ابتدا سریع بود، با بیش از ۹۳ % آرسنات جذب‌شده در یک دوره ۲۴ ساعته در pH ۶. رفتار جذب آرسنات مشابهی در pH ۴ مشاهده شد. آنالیز نمونه‌ها با ساختار ریز جذب اشعه ایکس گسترده (EXAFS)نشان داد که دو پوسته اتمی مجزا در اطراف As. نزدیک‌ترین پوسته اتمی به عنوان یک اتم O شناسایی شد و پوسته بعدی به عنوان یک اتم Fe شناسایی شد. فاصله پیوند As - Fe ۳.۳۰ A که از داده‌های XAFS گرفته شده‌است، نشان‌دهنده تشکیل پیوند دو هسته‌ای بین اتم‌های آرسنات و سطح گوتیت است. این در توافق با یافته‌های محققان قبلی است. آنالیز As EXAFS از نمونه‌های انکوبه شده برای دوره‌های مختلف نشان داد که محیط مولکولی در طول زمان تغییر نمی‌کند. مطالعات سینتیک واجذبی کامل نشان داد که وقتی پیری افزایش می‌یابد، تغییر قابل‌توجهی در مقدار دفع آرسنات از گوتیت توسط PO۳ - ۴ وجود ندارد. بعد از واجذبی سریع اولیه، تنها مقدار کمی واجذبی اضافی در زمان‌های طولانی‌تر رخ داد. مقدار قابل‌توجهی از آرسنات بعد از ۵ ماه واجذب به گوتیت متصل ماند اگرچه محلول جذب PO۳ - ۴ سه برابر قوی‌تر از محلول جذبی آرسنات اولیه بود. گوگرد در ترویج دفع آرسنات بسیار کم‌تر موثر بود؛ در pH ۶، بیش از ۲.۵ % از کل آرسنات جذب‌شده در یک دوره ۵ ماهه دفع نشد. نتایج واجذبی در pH ۴ مشابه رفتار واجذبی در pH ۶ بود. آنالیزهای XAFS نمونه‌های آرسنات غیرپست PO۳ - ۴ نشان داد که محیط مولکولی آرسنات جذب‌شده تغییر نمی‌کند.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.