海綿鐵及其組合材料PRB去除地下水中硝酸鹽的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)以零價(jià)鐵為填充介質(zhì)的可滲透性反應(yīng)墻(Permeable Reactive Barrier，PRB)技術(shù)在修復(fù)地下水硝酸鹽污染的過(guò)程中副產(chǎn)物生成量過(guò)多的問(wèn)題，論文以人工配置的含硝酸鹽的微污染水為研究對(duì)象，采用靜態(tài)試驗(yàn)的方法，探索各種因素對(duì)海綿鐵降解硝酸鹽效果的影響，并利用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的方法，分析海綿鐵及其組合材料對(duì)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(chǔ)上，進(jìn)一步探索主要因素對(duì)最佳組合PRB降解硝酸鹽的影響，建立

2、其動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算出動(dòng)力學(xué)參數(shù)，揭示組合材料在PRB中降解硝酸鹽的機(jī)理。
　　靜態(tài)試驗(yàn)表明，用酸預(yù)處理海綿鐵、降低pH值和NO3--N初始濃度、升高反應(yīng)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(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，反應(yīng)速率常數(shù)Kobs隨NO3--N初始濃度的增加而減小。
　　PRB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，海綿鐵柱對(duì)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(dá)98.6%；在運(yùn)

3、行期間，海綿鐵+活性炭與海綿鐵+活性炭+沸石反應(yīng)柱去除NO3--N的效果好于海綿鐵+沸石與海綿鐵+河砂反應(yīng)柱，但是海綿鐵+活性炭反應(yīng)柱與海綿鐵+河砂反應(yīng)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(yīng)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(jìn)水pH值，有利于最佳材料PRB去除水中NO3--N，但是當(dāng)p

4、H=7時(shí)氨氮生成率最小，偏酸或偏堿都會(huì)使其增大；進(jìn)水流速的降低有利于PRB出水中“三氮”濃度的減少；動(dòng)力學(xué)分析表明，海綿鐵與活性炭聯(lián)合去除NO3--N符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，且準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)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(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)前的海綿鐵表面物質(zhì)以單質(zhì)Fe為主，而反應(yīng)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(yán)重堵塞海綿鐵孔隙；海綿鐵去除NO3--N是