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砷具有毒性和致癌性，对人类、动物和植物具有潜在的危险，饮水除砷技术的研究已经成为环境科学重要的研究课题之一。Fe、Al、Mn(氢)氧化物是吸附法除砷常用的吸附剂。人们虽然早已认识到Fe、Al、Mn(氢)氧化物的吸附－解吸过程是影响砷在水体中迁移和富集的主要因素之一，但至今国内外对砷在吸附作用与沉淀作用之间的相互关系还无人进行过深入研究。
本文采用Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2与不同浓度的含砷溶液在反应容器中混合，通过分析反应不同时间平衡液相中的组分浓度，研究溶液pH值和砷初始浓度对吸附作用的影响：利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅利叶红外光谱(FT—IR)对吸附前后的Fe、Al、Mn(氢)氧化物固相样品进行表征，研究固相的组成、结构及其表面性质在不同平衡体系中的特点，揭示吸附作用—沉淀作用的相互转变过程，以及作用过程中砷含量的变化规律。
实验结果表明，Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2对砷的吸附能力与溶液的pH值和初始砷浓度有关。当砷的初始浓度为0.01mmol/L时，Fe、Al、Mn(氢)氧化物在弱酸性到弱碱性条件下，吸附效率最高；当砷的初始浓度为0.1mmol/L时，Fe(OH)3、Al(OH)3在弱酸性到弱碱性条件下，依旧具有较高的除砷效率，而当砷的初始浓度为1mmol/L时，Al(OH)3、MnO2对砷的吸附能力在整个pH范围内都明显下降。当pH=3、7和12时，Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2的吸附等温线都可用Freundlich公式来进行拟合，当初始砷浓度<0.5mmol/L时，氢氧化铁、氢氧化铝拟合的相关系数R2>0.99，二氧化锰除pH=3时R2=0.81外，其余R2>0.93；当0.5mmol/L<初始砷浓度<1000mmol/L时，氢氧化铁、氢氧化铝拟合的相关系数R2>0.93，二氧化锰拟合的相关系数R2>0.99；吸附反应时间对吸附能力影响不大。
红外光谱分析表明，在pH=3条件下，吸附后的氢氧化铁固相样品在初始砷浓度为50mmol/L和500mmol/L时，As—O键的伸缩振动谱带分别位于806.11cm-1和821.54cm-1，表明吸附后的氢氧化铁表面有少量的砷酸铁晶体沉淀存在，砷在氢氧化铁表面的平均密度对砷在氢氧化铁表面存在形态有影响；吸附后的二氧化锰同相样品在1635.4cm-1处的H—O—H键的弯曲振动吸收峰和1386.6cm-1Mn—O键的特征吸收峰消失；当初始砷浓度<50mmol/L时，随着砷初始浓度的升高，Mn—OH数量降低，类型改变，对砷离子的去除效率也随之下降。在pH=7条件下，氢氧化铝吸附砷反应前后的固相物质，在3625cm-1处都出现了蒙脱石Al—OH的弯曲振动吸收谱带；随着初始砷浓度的增加，在3625cm-1、3525.30cm-1、1020.18cm-1、798.40cm-1处的谱带强度逐渐增强；在初始砷浓度为100mmol/L时，在2005.64cm-1处的谱带移至2003.71cm-1。X射线衍射分析表明，在中性和酸性条件下，砷可能是以双配位表面络合的质子化的—FeO2As(O)(OH)和非质子化的≡FeO2As(O)2-形态存在于氢氧化铁表面。