砷(As)是广泛存在于环境中的高毒性重(类)金属元素。三价砷(As(III))是毒性和迁移性最强的砷形态之一,常出现在酸性矿山废水和地下水之中,威胁着人们的身体健康和生命安全。在酸性矿山废水沉积物发现的施氏矿物是天然优良的砷吸附剂,但其存在酸性条件下对As(Ⅲ)吸附性能较弱且无法对As(Ⅲ)氧化降毒的问题,并且在中性环境中易受Fe(II)诱导还原重结晶,不利于As(III)的长效去除。本文针对上述施氏矿物在不同水环境中存在的应用缺陷,制备了锰氧化物负载施氏矿物材料(Mn O_x@Sch),研究了其对As(III)的去除性能和作用机理。本研究取得的主要成果如下:(1)以实验室合成施氏矿物(Sch)为基础,采用液相沉淀的方法合成锰含量不同的Mn O_x@Sch,命名为Mn O_x@Sch-1,Mn O_x@Sch-2和Mn O_x@Sch-3。固相表征显示Mn O_x@Sch具有更高的比表面积和较低的等电点。锰氧化物在施氏矿物表面形成壳层,施氏矿物的晶型结构和官能团得以保留且增加了Mn-O特征官能团。(2)对比Sch和Mn O_x@Sch-2在酸性(p H=3)条件下对As(III)的去除效果及影响因素,并分析反应前后液相组分及固体产物,探究Mn O_x@Sch在酸性条件下去除As(III)的反应机制。研究表明Mn O_x@Sch-2投加量为0.5 g/L,As(Ⅲ)初始浓度为1 mg/L条件下As(III)平衡浓度仅为2.42μg/L,去除率为99.8%,优于Sch(72.5%)。材料对As(III)去除效果随锰含量的增加先升后降,受p H变化和共存离子的影响较小。动力学分析表明反应过程符合准二级动力学及颗粒内扩散过程。吸附过程中锰氧化物壳层将不带电的As(III)氧化为带负电的As(V),从而产生静电吸附效应。As(V)经过颗粒内扩散与材料活性位点发生表面络合,与施氏矿物结构内SO₄^2-产生配体交换作用。(3)对比分析Sch和Mn O_x@Sch-3在缺氧中性(p H=6)条件下与Fe(II)的反应固液相产物,探究Mn O_x@Sch在缺氧中性富Fe(II)环境中的稳定性能和机制。研究发现Fe(II)可诱导施氏矿物还原重结晶为纤铁矿。相变反应程度随Fe(II)浓度和反应时间增加,并导致高达71.2%的SO₄^2-从固相中释放。负载锰氧化物后材料释放硫酸根速率明显下降,释放量保持在总量的40%以下,且矿物未发生明显相变,其原因为锰氧化物壳层阻隔了施氏矿物内核与Fe(II)的接触,切断了电子传递路径,从而抑制了矿物的还原溶解重结晶过程。在此基础上对比Sch和Mn O_x@Sch-3在缺氧中性条件下Fe(II)对As(III)去除性能的影响。结果表明Fe(II)对Sch去除As(III)无明显抑制,但经过Fe(II)诱导还原重结晶后Sch对As(III)去除效率相比未处理组(95.8%)大幅下降(最低为44.7%),下降幅度与相变程度有关。固相表征表明Fe(II)可在施氏矿物吸附As(III)过程中诱导施氏矿物还原重结晶为纤铁矿,矿物溶解后吸附的As(III)通过共沉淀作用被重新固定,但二次矿物对As(III)的吸附能力下降,不利于As的持续去除。Mn O_x@Sch-3的锰氧化物壳层可氧化去除Fe(II)和As(III)。反应生成的Fe(III)和As(V)存在共沉淀机制,提升了As去除速率。由于施氏矿物内核在与Fe(II)反应后得到保护,因此长时间Fe(II)预处理对材料去除As(III)无明显影响。As主要以As(V)的形态吸附于Mn O_x@Sch-3中,且矿物相没有明显变化。综上所述,锰氧化物负载施氏矿物可在酸性和中性环境中高效氧化吸附As(III),且可在中性环境中抑制Fe(II)对施氏矿物的还原重结晶作用,可为施氏矿物及其改性材料应用于砷污染水体的净化提供理论依据和技术支持。