鐵系復(fù)合材料的制備及去除地下水中硝酸鹽氮的研究.pdf

1、地下水是人類主要的飲用水水源,但由于近年來隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,地下水中的硝酸鹽污染已成為一個相當(dāng)重要的環(huán)境問題,且污染具有日益惡化的趨勢,已引起人們的普遍關(guān)注。 結(jié)合納米技術(shù)對環(huán)境污染進(jìn)行修復(fù)是當(dāng)今世界一個新的發(fā)展方向。納米材料具有粒徑小,比表面積大以及表面活性高等特點,并可直接注入地下污染區(qū)域進(jìn)行原位修復(fù),因此合成新型高效的納米材料去除地下水中硝酸鹽污染已成為環(huán)境中的一個研究熱點課題。目前應(yīng)用納米Fe0可快速還原地下水中的硝

2、酸鹽,但其產(chǎn)物主要為NH4+-N,只有很小部分硝酸鹽可能被轉(zhuǎn)化為N2。 為了研究鐵系納米復(fù)合材料還原N03-的產(chǎn)物分布情況,本文采用液相還原法制備了納米級Fe0、Fe/Ni、Fe/Cu、Fe/Pd/Cu和。Fe/Cu-Pd/Cu金屬復(fù)合材料,將此系列納米材料應(yīng)用于地下水中硝酸鹽污染物的去除,并采用TEM-EDS和ICP-AES等分析手段對納米材料的結(jié)構(gòu)、組成進(jìn)行了表征,系統(tǒng)研究了不同催化劑金屬對硝酸鹽還原中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的影響

3、,同時對納米顆粒還原NO3-的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。 納米Fe0具有很高的反應(yīng)活性,約96％的NO3-被轉(zhuǎn)化為NH4+-N。 在納米Fe/Ni去除硝酸鹽的研究中,當(dāng)Ni負(fù)載量為5.0％時,在中性條件下,納米顆粒具有最高的反應(yīng)活性；有84/6％～90.6％的NO3-轉(zhuǎn)化為NH4+。 在Fe/Cu還原NO3-體系中,當(dāng)Cu負(fù)載量為5.0％時,納米Fe/Cu對硝酸鹽具有最快的反應(yīng)速率,反應(yīng)過程中有NO2-的檢出,最大值約

4、占體系總氮的30％,隨著反應(yīng)的進(jìn)行NO2-逐漸消失,30 min反應(yīng)結(jié)束后,無NO3-、NO2-檢出,體系中只有NH4+,約占總氮的80％；納米Fe/Cu復(fù)合材料還原NO3-的反應(yīng)歷程與納米Fe/Ni相似,為連續(xù)分步反應(yīng),與納米Fe/Ni反應(yīng)體系不同的是,金屬Fe/Cu對NO2-具有較高的選擇性,NO3-→NO2-轉(zhuǎn)化速率較快,而NO2-→NH4+的轉(zhuǎn)化速率較慢。 采用同步還原法制備納米Fe/Pd/Cu顆粒,與納米Fe0和Fe/

5、Ni相比,納米Fe/Pd/Cu顆粒減少了體系中氨氮的生成量,但與納米Fe/Cu相比,此種材料仍對氨氮具有一定的選擇性,對產(chǎn)物改善小,在硝酸鹽污染物的環(huán)境修復(fù)中需要更深入的研究。以Cu負(fù)載量為3.0％的Fe/Cu與質(zhì)量比為4:1的Pd/Cu納米顆粒物理混合后在中性條件下與NO3-進(jìn)行作用,反應(yīng)過程中NO3-逐漸減少,且NO2-的檢出呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢,15 min后反應(yīng)結(jié)束,體系中無NO3-、NO2檢出,最終僅有NH4+檢出,占總氮