【题目】制备钙掺杂纳米Fe3O4,并模拟吸附废水中磷元素的主要实验流程如下:
已知:①CaO2能氧化溶液中的FeCl2,反应生成Fe(OH)3和Fe3+。
②掺杂的Ca2+嵌入Fe3O4中,洗涤时不损失,吸附时不形成Ca3(PO4)2等沉淀。
③溶液的pH对吸附剂表面所带电荷有影响。pH越高,表面所带负电荷越多; pH越低,表面所带正电荷越多。
(1)向FeCl2、FeCl3混合溶液中滴加NaOH溶液,一定条件下反应生成Fe3O4,其离子方程式为___________。
(2)步骤Ⅱ调节pH至11,共沉淀需在70℃条件下进行,适宜的加热方式为________。为提高共沉淀效果,还可采取的措施为_______________。
(3)磷元素的吸附效果、H3PO4水溶液中含磷物种分布分数与pH的关系分别如图1和图2所示。
①步骤Ⅳ用KH2PO4溶液模拟废水,测得酸性条件下(pH > 2)对磷元素吸附量较大,原因是:pH越低,吸附剂表面所带正电荷越多,有利于吸附阴离子;___________________
②步骤Ⅴ将吸附剂取出,用碱液解吸回收磷。结合表中数据,分析钙掺杂纳米Fe3O4吸附剂与其他类型吸附剂相比的优势有:________。
不同类型吸附剂对磷酸盐吸附能力比较
吸附剂 | 本产品 | 纯Fe3O4 | 陶瓷材质 |
吸附量/mg·g-1 | 24.1 | 5.0 | 12.5 |
(4)请设计从步骤Ⅱ反应结束后的烧瓶中获取钙掺杂纳米Fe3O4产品的实验方案:用磁铁将沉淀物和溶液分离,______________,用筛网筛分得到产品 (实验中须使用的试剂和仪器有:蒸馏水、无水乙醇、pH计、研钵、烘箱)。