海綿鐵及其組合材料PRB去除地下水中硝酸鹽的實驗研究.pdf

1、針對以零價鐵為填充介質(zhì)的可滲透性反應墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術(shù)在修復地下水硝酸鹽污染的過程中副產(chǎn)物生成量過多的問題，論文以人工配置的含硝酸鹽的微污染水為研究對象，采用靜態(tài)試驗的方法，探索各種因素對海綿鐵降解硝酸鹽效果的影響，并利用動態(tài)試驗的方法，分析海綿鐵及其組合材料對硝酸鹽的降解效果及其副產(chǎn)物生成率的影響，確定最佳組合材料。在此基礎上，進一步探索主要因素對最佳組合PRB降解硝酸鹽的影響，建立

2、其動力學方程，計算出動力學參數(shù)，揭示組合材料在PRB中降解硝酸鹽的機理。
　　靜態(tài)試驗表明，用酸預處理海綿鐵、降低pH值和NO3--N初始濃度、升高反應溫度及添加活性炭均有利于NO3--N的去除；海綿鐵還原NO3--N符合準一級動力學方程，反應速率常數(shù)Kobs隨NO3--N初始濃度的增加而減小。
　　PRB動態(tài)試驗研究結(jié)果顯示，海綿鐵柱對NO3--N去除效果較好，但氨氮生成量占NO3--N還原量百分比最大可達98.6%；在運

3、行期間，海綿鐵+活性炭與海綿鐵+活性炭+沸石反應柱去除NO3--N的效果好于海綿鐵+沸石與海綿鐵+河砂反應柱，但是海綿鐵+活性炭反應柱與海綿鐵+河砂反應柱出水中的氨氮生成率均較大；從出水中“三氮”含量綜合考慮，海綿鐵+活性炭+沸石為PRB反應柱的最佳組合材料。
　　海綿鐵+活性炭/沸石分層裝填PRB比混合裝填更有利于出水中氨氮、NO2--N生成率以及總氮濃度的降低；降低進水pH值，有利于最佳材料PRB去除水中NO3--N，但是當p

4、H=7時氨氮生成率最小，偏酸或偏堿都會使其增大；進水流速的降低有利于PRB出水中“三氮”濃度的減少；動力學分析表明，海綿鐵與活性炭聯(lián)合去除NO3--N符合準一級動力學反應，且準一級反應速率常數(shù)Kobs=0.285 h-1，相關(guān)系數(shù)R2=0.993，半衰期t1/2為2.4 h。
　　機理研究發(fā)現(xiàn)，反應前的海綿鐵表面物質(zhì)以單質(zhì)Fe為主，而反應后海綿鐵表面產(chǎn)生了一系列鐵氧化物、氫氧化物等物質(zhì)，嚴重堵塞海綿鐵孔隙；海綿鐵去除NO3--N是