納米鐵銅復(fù)合材料去除地下水中硝酸鹽的研究.pdf

1、作為一種新的污染控制技術(shù),將納米零價(jià)鐵及其復(fù)合材料應(yīng)用于硝酸鹽污染修復(fù)時(shí),表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢(shì)。目前,國(guó)內(nèi)外已有許多納米零價(jià)鐵及其復(fù)合材料去除硝酸鹽的批量試驗(yàn)研究,相關(guān)研究多集中在理想條件下的納米零價(jià)鐵及其復(fù)合材料去除硝酸鹽效果上,然而更為貼近于實(shí)際地下水環(huán)境的砂柱、砂槽注入應(yīng)用研究還很少。非常有必要針對(duì)真實(shí)的地下水環(huán)境,開(kāi)展納米鐵銅復(fù)合材料去除地下水中硝酸鹽的研究,為野外地下水硝酸鹽污染修復(fù)的工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文利

2、用批量實(shí)驗(yàn),對(duì)比研究了納米零價(jià)鐵和納米鐵銅復(fù)合材料去除水中硝酸鹽的效果及主要影響因素,優(yōu)化確定了比較適宜的脫氮條件。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)砂柱試驗(yàn),模擬真實(shí)的地下水環(huán)境系統(tǒng),分析研究不同地下水環(huán)境因素影響下納米鐵銅復(fù)合材料在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律,為地下水硝酸鹽原位修復(fù)技術(shù)提供科學(xué)參考。本文得出的主要結(jié)論包括:
　　(1)制成的納米零價(jià)鐵顆粒呈橢球形,顆粒間呈鏈狀聚集,平均粒徑約45nm,且在顆粒表面有一個(gè)約5 nm厚的有機(jī)膜層,該膜可在

3、一定程度上增強(qiáng)納米零價(jià)鐵的穩(wěn)定性。納米鐵銅雙金屬顆粒呈黑色橢球形,平均粒徑在35nm左右,與納米零價(jià)鐵比較,平均粒徑變小,表面亦有約3nm厚的有機(jī)膜層,且明顯有單質(zhì)銅負(fù)載到納米零價(jià)鐵表面。與硝酸鹽反應(yīng)后的納米鐵銅雙金屬顆粒呈球形,平均粒徑增大,約50nm左右,未發(fā)現(xiàn)表面包覆有機(jī)膜層。
　　(2)納米鐵銅雙金屬材料的反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于納米零價(jià)鐵,對(duì)硝酸鹽的去除速率提高了40％左右。銅的負(fù)載量為5.0%時(shí),納米鐵銅復(fù)合材料去除硝酸鹽的效

4、果最好,10min內(nèi)可去除98%的硝酸鹽,負(fù)載量過(guò)小或過(guò)大,都會(huì)降低納米鐵銅復(fù)合材料去除硝酸鹽的反應(yīng)活性。
　　(3)納米鐵銅復(fù)合材料去除硝酸鹽的速率隨初始硝酸鹽濃度的增大而減小。老化后的納米鐵銅復(fù)合材料對(duì)硝酸鹽的去除效果會(huì)降低,老化36h和84h后,對(duì)硝酸鹽的去除率分別下降了約18%和23%。
　　(4)地下水中 SO42-、Cl-和富里酸的存在,均會(huì)導(dǎo)致納米鐵銅雙金屬顆粒對(duì)硝酸鹽去除速率的降低。濃度為200mg/L的 S

5、O42-、Cl-對(duì)硝酸鹽去除速率的影響相近,去除速率降低了20%左右;濃度為10mg/L的富里酸使得去除硝酸鹽的速率降低了12%。
　　(5)納米鐵銅雙金屬顆粒在多孔介質(zhì)中的遷移距離很短。隨著納米鐵銅雙金屬顆粒懸液注入濃度的增加,流出液中納米顆粒的出流比相應(yīng)降低,即使在注入濃度最低為250mg/L時(shí),出流比最高僅有10%,更多的納米顆粒被截留在石英砂柱中,且入口處的截留量占總截留量的比例最高。隨著納米鐵銅雙金屬顆粒懸液注入流速的降