零价铁-生物炭复合材料对地下水中硝酸盐的去除

• 作者: 汪虹西 廖兵 卢涛 王俊钊 魏树民 刘国
• 来源期刊: 环境工程学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 零价铁 生物炭 硝酸盐 地下水
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 水污染防治
• 页码范围: 3317-3328
• 页数: 12页
• 分类号: X703
• 语种: 中文
• DOI: 10.12030/i.cjee.201912045

摘要

为了解决我国日益严重的地下水中硝酸盐污染问题,采用液相还原法制备了零价铁-生物炭复合材料(ZVI-BC).研究了不同制备条件对ZVI-BC合成的影响,并通过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对优选制备条件下所合成的复合材料进行了表征分析.在严格控制厌氧环境的基础上,考察了初始pH、初始硝酸盐浓度、复合材料投加量和反应温度对复合材料去除水中硝酸盐效率的影响,并从动力学、氮平衡等方面初步探讨了零价铁-生物炭复合材料还原硝酸盐的途径.结果表明:复合材料的优选制备条件为聚乙烯吡络烷酮K30(PVP)作溶剂、ZVI:BC=1:0.1,通过对在优选制备条件下得到的零价铁-生物炭复合材料的SEM表征,发现成链状连接的零价铁颗粒负载在层状分布的生物炭表面,其对硝酸盐具有良好的去除效果;初始硝酸盐浓度越大,则反应初期硝酸盐去除速率越慢,硝酸盐的去除率越低;硝酸盐去除率随复合材料投加量的增加而有所升高;反应体系中的pH对复合材料降解硝酸盐的影响不大;反应体系的温度越高,硝酸盐去除速率越快;硝酸盐去除过程不能单纯的使用反应级数来表示,硝酸盐反应的最终产物主要为氨氮.生物炭负载零价铁有效的减少了零价铁的团聚,进一步促进了硝酸盐的去除,在地下水硝酸盐的去除中具有良好的应用前景.