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随着经济的快速增长,重金属污染问题日益突出,已经成为危害最大的环境问题之一,寻找重金属污染环境的有效治理方法成为当务之急。钴作为重要的矿产资源,具有很好的经济价值,在工业、医学和军用上广泛使用,使得钴污染问题普遍存在。虽然钴是动植物必需的微量元素,但过量会中毒。铁、锰氧化物广泛存在于土壤及水体等环境中,对重金属在环境中的迁移转化及生物毒性有重要影响,且两者在环境中常常共存,而对两者复合的铁锰氧化物混合物的研究很少,特别是生物铁锰复合氧化物的研究未曾有过报导,因而研究化学及生物铁锰复合氧化物对重金属的吸附氧化特性具有重要现实意义。本文重点研究了生物及化学铁锰复合氧化物对钴的吸附氧化特性,对化学铁锰复合氧化进行了 SEM、XRD、FTIR、XPS等表征并进行了 ZATA电位的测定,考察了温度、pH、投加量、离子强度等因素的影响,对吸附氧化反应前后氧化物的表面结构及基团进行FTIR、XPS等表征分析,对不同条件下合成的四种生物铁锰复合氧化及吸附氧化钴后进行SEM、FTIR、XPS分析,深入了解化学及生物铁锰复合氧化物的环境行为,主要研究结果如下:实验制得铁锰复合氧化物、水合二氧化锰、水铁矿的比表面积分别为 316.762m2/g、266.898 m2/g、172.313 m2/g。其中化学铁锰复合氧化物比表面积大,零电荷点偏酸性,为6.02,粒径较小,SEM表征分析发现呈串状或球状集合体,颗粒相互黏附,形成网状结构;X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分析表明铁锰复合氧化物主要为FeMnO3,其中也含有部分δ-Mn02、Fe2O3等氧化物;傅立叶红外光谱仪(FTIR)分析证实了化学铁锰复合氧化物中含有晶胞MnO2,以及发现有δ-Mn02及Fe203的特征吸收峰及表面羟基等化学吸附活性基团。考察了 pH、温度、离子强度及氧化物投加量等对化学铁锰复合氧化物对钻的吸附氧化效果的影响。在pH为6～8范围内去除Co(Ⅱ)的效果最好,温度20～40℃范围内,对Co(Ⅱ)的去除能力随温度的升高而增大,离子强度0.01mmol/L时,对Co(Ⅱ)的去除能力最强。去除率随铁锰复合氧化物投加量的增加而增加,但吸附量随投加量的增加而减小,当投加为0.05g/L时,吸附量为29.6mg/g。化学铁锰复合氧化的傅立叶红外光谱仪(FTIR)分析发现其通过表面羟基、Mn-OH、Fe-OH等基团与Co(Ⅱ)结合形成Mn-O-Co或Fe-O-Co结构。铁锰复合氧化物中铁氧化物主要起吸附作用,锰氧化物则存在吸附和氧化两种作用且活性很强。X射线光电子能谱(XPS)分析证实去除Co(Ⅱ)的过程中铁锰复合氧化物、水合二氧化锰中锰由于氧化Co(Ⅱ)而被还原为低价态,水铁矿因主要为吸附作用而无价态变化。利用已经分离获得的锰氧化菌H1在不同条件制得四种生物铁锰复合氧化物,考察锰氧化菌对不同形态铁的利用能力,生物锰氧化物和生物铁氧化物的复合程度及对钴的去除能力的差异,主要是通过不同条件对菌的生长和锰氧化能力的影响造成的。四种生物铁锰复合氧化物及生物氧化锰对Co(Ⅱ)的吸附氧化去除能力由强到弱:生物铁锰复合氧化物A>生物铁锰复合氧化物C>生物铁锰复合氧化物D>生物铁锰复合氧化物B>生物氧化锰。FTIR、XPS分析发现生物铁锰复合氧化物吸附氧化去除Co(Ⅱ)的原理同化学铁锰复合氧化物一样,也是通过表面羟基、Mn-OH、Fe-OH等基团与Co(Ⅱ)结合形成Mn-O-Co或Fe-O-Co等结构,其中锰发生了价态变化,锰氧化物主要通过吸附和氧化作用、铁氧化物主要通过吸附作用。