納米鐵銅復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),將納米零價鐵及其復合材料應用于硝酸鹽污染修復時,表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢。目前,國內(nèi)外已有許多納米零價鐵及其復合材料去除硝酸鹽的批量試驗研究,相關(guān)研究多集中在理想條件下的納米零價鐵及其復合材料去除硝酸鹽效果上,然而更為貼近于實際地下水環(huán)境的砂柱、砂槽注入應用研究還很少。非常有必要針對真實的地下水環(huán)境,開展納米鐵銅復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的工程應用提供科學依據(jù)。
　　本文利

2、用批量實驗,對比研究了納米零價鐵和納米鐵銅復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。在此基礎上,通過砂柱試驗,模擬真實的地下水環(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合材料在多孔介質(zhì)中的運移規(guī)律,為地下水硝酸鹽原位修復技術(shù)提供科學參考。本文得出的主要結(jié)論包括:
　　(1)制成的納米零價鐵顆粒呈橢球形,顆粒間呈鏈狀聚集,平均粒徑約45nm,且在顆粒表面有一個約5 nm厚的有機膜層,該膜可在

3、一定程度上增強納米零價鐵的穩(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,與納米零價鐵比較,平均粒徑變小,表面亦有約3nm厚的有機膜層,且明顯有單質(zhì)銅負載到納米零價鐵表面。與硝酸鹽反應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)表面包覆有機膜層。
　　(2)納米鐵銅雙金屬材料的反應活性遠遠高于納米零價鐵,對硝酸鹽的去除速率提高了40％左右。銅的負載量為5.0%時,納米鐵銅復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,負載量過小或過大,都會降低納米鐵銅復合材料去除硝酸鹽的反應活性。
　　(3)納米鐵銅復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合材料對硝酸鹽的去除效果會降低,老化36h和84h后,對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,均會導致納米鐵銅雙金屬顆粒對硝酸鹽去除速率的降低。濃度為200mg/L的 S

5、O42-、Cl-對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降低,即使在注入濃度最低為250mg/L時,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