基于Fe~0的PRB去除地下水中硝酸盐的模拟研究

由于地下水中硝酸盐污染的普遍性、难去除性和对人体健康的潜在危害性而引起人们的广泛关注。本研究通过柱实验,研究了不同条件(进水pH、砂/Fe0体积比和添加锯末)对基于Fe0的模拟渗透性反应墙(permeable reactivebarrier,PRB)去除地下水中硝酸盐的影响。结果表明,由于黄土的碱性和缓冲作用,进水pH的影响不显著;5~6∶1的砂/Fe0(S/Fe)体积比既可提高铁粉利用率,又有利于硝酸盐的还原并延长PRB的有效期;铁腐蚀产物引起铁粉粘固而导致PRB的渗透性和反应性降低,尤其在反应区的进水口端;虽然酸预处理Fe0有助于硝酸盐的还原,但更容易引起堵塞,而在Fe0体系中加入活性炭不仅可提高硝酸盐的去除率,还可延长PRB的有效期,是一种很好的辅助填料;同时添加锯末和Fe0的生物-化学联合法更有助于硝酸盐还原并提高出水水质,具有很好的应用潜力;不同条件下,出水中的氨和亚硝酸盐的浓度相差较大,但可溶性铁浓度均低于饮用水标准(0.3 mg/L)。Fe0的化学还原和锯末的生物反硝化是硝酸盐去除的主要机理。本研究表明,基于Fe0的PRB用于去除中性或偏碱性地下水中的硝酸盐污染具有很大的潜力。     

Fe0/Fe3O4复合材料同时去除水中多种重金属的效果

零价铁(Fe0)具有中等还原性,可通过还原反应或通过铁腐蚀产物的吸附和共沉淀过程去除水中重金属.但由于铁表面易钝化,导致铁腐蚀反应难以持续,这是限制Fe0应用的关键.因此,本研究通过原位制备零价铁复合体系(Fe0/Fe3O4),并采用批处理和连续流的流化床反应器考察了该复合体系同时去除水中Zn2+、Ni2+和Cr(Ⅵ)...     

不同阳离子对Fe~0还原硝酸盐的影响

由于水中硝酸盐污染的普遍性、难去除性和对人体健康的潜在危害性而引起人们的广泛关注。通过批实验,考察了不同阳离子(Fe2+、Fe3+和Cu2+)对Fe0还原硝酸盐的影响。结果表明,由于加入阳离子可直接或间接地增加溶液中的Fe2+而都能促进硝酸盐的还原,作用顺序为Fe3+Fe2+Cu2+;Fe2+对硝酸盐的还原具有重要作用,并随着反应的进行,转化为铁氧化物附着在铁表面而降低铁的活性;硝酸盐还原的主要产物为氨氮,亚硝酸盐只在反应初期有少量积累,尤其是加Cu2+的体系中,但随后都很快降低;在所有体系中,检测到的三氮(NO3--N、NO2--N和NH4+-N)之和只占理论总氮的51.5%~82.6%;动力学分析表明,硝酸盐的还原在不加阳离子的体系中更符合一级反应,而加了阳离子的处理更符合Lo-gistic模型。本研究结果阐明了Fe2+对Fe0还原硝酸盐的重要性。     

Fe0去除黄土地区土壤水中的硝酸盐

在欧美发达国家,以Fe0为填料的PRB(permeable reactive barriers)技术已成功用于去除土壤和地下水中的硝酸盐污染,而在我国的实际应用还未见报道,但我国许多地区的土壤水中硝酸盐污染日趋严重,必须采取相应措施.为此,在实验室条件下,通过批实验采用200～300目的还原铁粉研究了在有黄土存在时溶液pH、铁粉表面预处理及铁粉与硝态氮质量比、土壤水中主要阴离子及加活性炭等对硝酸盐去除效果的影响.结果表明,在黄土的碱性条件下,Fe0仍然可以还原硝酸盐,起始pH值影响不大,因为土壤的缓冲作用能抵消进水pH值的影响;铁粉经过酸预处理后能提高反应速率和硝酸盐的去除率;增大铁粉与硝态氮的质量比能提高硝酸盐的去除率,但当这个比值超过100∶1以后,用酸预处理和不作预处理的效果相当,且再增大比值对硝酸盐的去除率影响不大.黄土地区土壤水中的主要阴离子Cl-、SO42--和HCO3-可促进铁粉腐蚀进而加快硝酸盐的还原,同浓度下促进作用顺序为SO42-＞HCO3-＞Cl-;加入活性炭可形成原电池从而加快硝酸盐的去除.硝酸盐还原产物主要是氨,亚硝酸盐只是在反应初期出现但很快就减少,可溶性铁含量都小于0.2mg·L-1.     

不同阴离子对Fe0还原硝酸盐的影响

通过批实验,考察了4种无机阴离子(HCO-3、SO2-4、Cl-和PO3-4)和3种有机阴离子(C2O2-4、C6H5O3-7和CH3COO-)对Fe0还原NO-3的影响.结果表明,除PO3-4外,其它离子都能不同程度地促进NO-3的还原,促进程度与其浓度有关.由于PO3-4与铁及其腐蚀物具有强吸附作用,占据了活性点位,从而明显抑制了NO-3的还原;而其它无机离子由于与Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的络合作用而促进铁的腐蚀,同时它们与铁氢氧化物形成的绿锈也有助于NO-3的还原.有机离子主要因为络合作用促进了铁腐蚀而加快NO-3的还原,也存在部分有机离子由于在铁表面的吸附作用占据活性点位而不利于硝酸盐还原的情况,但前者作用更强.在所有体系中,NO-3还原的主要产物是氨,NO-2-N只在前期有少量积累,随后降低到1.0mg·L-1以下.由于加入离子的络合作用,增加了可溶性铁的含量,尤其是添加有机阴离子的处理中可溶性铁最高时达246.2mg·L-1.反应后的溶液中检测到的三氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)之和只有理论总氮的50%～80%.在所有体系中,NO-3还原基本符合一级反应动力学.本研究结果有助于了解水和废水中常见阴离子对Fe0还原NO-3的影响大小和作用机理,为实际应用提供理论参考.     

生物-化学联合法去除地下水中硝酸盐

采用添加锯末和零价铁的土柱实验,比较了不同填料组成和不同填装方式对硝酸盐去除的影响,初步考察了生物-化学联合法去除水溶液中硝酸盐的效果.结果表明,同时添加锯末和铁粉比单独加锯末或铁粉的脱氮效果好;而只加堆肥腐熟后的锯末比只加锯末的脱氮效果好;只加锯末或堆肥锯末的效果比只加零价铁的好;增加锯末和零价铁的量都有助于硝酸盐的去除,而同时添加活性碳更有助于硝酸盐的去除.此外,填料的不同放置方式对硝酸盐去除有一定影响.在所有处理中,同时加了锯末和铁粉的出水中NO-2-N和NH 4-N浓度最低.这表明生物-化学联合法是一种很有前景的脱氮方法.