原生高砷地下水对人类饮用水安全构成严重威胁,利用铁氧化物吸附固砷是一种行之有效的净水方法。水中磷、硅等共存离子严重干扰铁氧化物对砷的吸附过程,了解共存离子对砷竞争吸附的效果和机理,可以针对不同的水质环境选择合适的除砷材料。通过人工制备的无定型针铁矿进行砷的吸附实验研究,较为全面地分析比较磷酸盐等共存离子对砷的竞争吸附效果,并运用表面络合模型对砷及磷酸盐等共存离子的吸附过程进行模拟预测,通过FTIR数据对模拟结果进行了验证,分析了砷在针铁矿上的界面作用过程。得到如下主要结论:1.设置了砷酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钙离子在无定型针铁矿上的吸附实验,实验结果表明:pH显著影响阴阳离子在无定型针铁矿上的吸附过程。砷酸盐、磷酸盐、硫酸盐的吸附在pHpHzpc才开始吸附并随pH的升高而吸附效果增加。硅酸盐在pH为10时达到吸附最大值。磷酸盐等共存离子与砷在无定型针铁矿上的共吸附实验与模拟结果表明:在设定实验条件下,共存离子以H4SiO4>PO4-3>SO4-2>Ca2+的顺序依次对砷的竞争吸附影响降低,其中硫酸盐不影响砷的吸附,钙离子则促进砷的吸附。2.利用扩散层模型(DLM)、多点位电荷分布模型(CDMUSIC)对吸附实验结果进行拟合并分析砷、磷各元素在吸附过程中吸附形态的变化,结果表明:DLM模型中砷吸附形态以单齿单核的内层吸附络合物>FeAsO4-2为主;竞争吸附实验过程中,磷酸盐的加入使砷酸盐>FeAsO4-2组分减少;硅酸盐的加入使>FeOHAsO4-3减少;钙离子的加入主要使>FeOHAsO4-3组分增加。CDMUSIC模型中砷的吸附组分以双齿双核的去质子化形式(>FeO)2AsO2-为主,磷、硅酸盐竞争吸附时主要抑制(>FeO)2AsO2-组分的形成。 通过吸附试验和共吸附实验得到水中主要共存离子对砷在无定型针铁矿上吸附的影响效果,运用表面络合模型对吸附实验结果进行解析,从吸附组分变化的角度可以进一步了解砷在无定型针铁矿上的吸附过程,为砷在地下水中的迁移富集行为及不同水质条件下铁氧化物除砷材料的使用提供了一定的指示意义。