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文檔簡介
1、化肥的大量施用、動物糞便不合理的處置、以及生活污水和含氮工業(yè)廢水的隨意排放,導(dǎo)致地下水中硝酸鹽污染,己成為世界范圍內(nèi)一個相當(dāng)普遍的環(huán)境問題。硝酸鹽對人類健康最主要的危害就是導(dǎo)致嬰幼兒的高鐵血紅蛋白癥(俗稱藍(lán)嬰兒綜合癥)。飲用了硝酸鹽污染的地下水還可能導(dǎo)致先天缺陷、自然流產(chǎn)、高血壓、甲狀腺腫大和多種癌癥。所以必須采取有效措施來控制、防治地下水中硝酸鹽的污染。零價鐵(Fe0、ZVI)具有廉價、高還原勢和反應(yīng)速度快的特點(diǎn),近幾年已成為地下水原
2、位修復(fù)中最有效的反應(yīng)介質(zhì)材料之一。
本文考察了酸性條件下,反應(yīng)過程中不控制體系pH值時,零價鐵還原脫氮的效果及其主要影響因素;繪制了Fe-N-H2O系的pε-pH圖,并結(jié)合產(chǎn)物分析等方法,分析了零價鐵還原脫氮的機(jī)理,建立了零價鐵還原脫氮的動力學(xué)模型;在體系中加入Fe2+或采用納米級Fe0等方法來提高零價鐵在中性條件下還原脫氮的效率;同時進(jìn)行了零價鐵同步、快速修復(fù)水中硝酸鹽和重金屬離子的初步研究;考察了鐵屑填充柱連續(xù)脫氮及零
3、價鐵還原修復(fù)實際地下水中硝酸鹽污染的情況,結(jié)果表明:
1、酸性條件下,零價鐵可以有效地脫除水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽,而且過程無需再調(diào)節(jié)體系pH值。
2、還原NO3-所需的電子直接由Fe0提供,金屬表面直接的電子轉(zhuǎn)移是主要的還原反應(yīng)機(jī)理,零價鐵可以將NO3-還原為NO2-、N2和NH4+,但主要產(chǎn)物是NH4+;零價鐵還原脫氮反應(yīng)符合準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué);反應(yīng)速率隨Fe0的用量和反應(yīng)溫度升高而增大,隨初始pH升高而減小
4、,鐵粉還原脫除硝酸鹽反應(yīng)的表觀活化能為40.8kJ/mol。
3、中性條件下,加入一定量的Fe2+可以提高零價鐵還原脫氮的效率,整個反應(yīng)過程,NO3-和Fe2+的濃度呈下降的趨勢,但其變化大致可分三個階段;加入Fe2+后,促進(jìn)了鐵表面腐蝕,生成Fe3O4,同時解離出質(zhì)子H+,起到了緩沖體系pH的作用;Fe3O4是電的良導(dǎo)體,可以促進(jìn)鐵表面電子的轉(zhuǎn)移,加快鐵系(ZVI+Fe2+)還原脫氮的速率。
4、采用納米級
5、Fe0可以實現(xiàn)中性條件下快速、高效地還原脫氮,而且整個反應(yīng)過程無需調(diào)節(jié)體系的pH,納米級Fe0還原NO3-的主要還原產(chǎn)物仍是NH4+;納米級Fe0微粒的BET比表面積達(dá)到12.4 m2/g,比普通鐵粉高25倍,采用納米級Fe0還原脫氮可以明顯縮短反應(yīng)時間,提高零價鐵的顆粒效率,減少零價鐵用量;納米級Fe0的顆粒效率是鐵粉的10倍多,鐵屑的100倍以上。
5、中性條件下,零價鐵可以快速去除水中的Cu2+、Ni2+、Cr(Ⅵ)
6、等重金屬離子。零價鐵同步去除硝酸鹽和重金屬離子時,硝酸鹽對重金屬離子的去除無影響,而不同重金屬離子則對硝酸鹽的去除有不同的影響。同步去除Cu2+和NO3-時了硝酸鹽的去除率和反應(yīng)速度明顯提高;同步去除Ni2+和NO3-時,Ni對鐵粉還原去除硝酸鹽無明顯影響,而對納米級Fe0還原去除硝酸鹽有一定的促進(jìn)作用;而同步去除Cr(Ⅵ)和NO3-時,零價鐵還原脫除硝酸鹽反應(yīng)明顯受到阻礙。
6、廢鐵屑填充的反應(yīng)柱可以有效地脫除水中的硝酸
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