海綿鐵作為滲透反應(yīng)墻介質(zhì)還原地下水中硝酸鹽的試驗(yàn)研究.pdf

1、地下水中硝酸鹽污染已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的重要環(huán)境問(wèn)題，修復(fù)地下水硝酸鹽污染已成為當(dāng)務(wù)之急。本文總結(jié)了硝酸鹽污染的現(xiàn)狀、來(lái)源及其危害，并對(duì)地下水中硝酸鹽的處理方法如物理化學(xué)法、生物法、化學(xué)法以及滲透反應(yīng)墻技術(shù)進(jìn)行了分析比較。本文認(rèn)為滲透反應(yīng)墻技術(shù)是比較有發(fā)展前景的地下水原位修復(fù)技術(shù)，并著重進(jìn)行了用海綿鐵作為滲透反應(yīng)墻的反應(yīng)介質(zhì)去除地下水中硝酸鹽污染的試驗(yàn)研究。 本文開(kāi)展了一系列單因素靜態(tài)試驗(yàn)，通過(guò)掃描電鏡和X．衍射分析對(duì)反應(yīng)體系中

2、海綿鐵的表面化學(xué)特征進(jìn)行了考察，并開(kāi)展了改變反應(yīng)參數(shù)，將海綿鐵與顆粒活性炭填料配比，以及海綿鐵材料滲透反應(yīng)墻與電動(dòng)力學(xué)法相結(jié)合的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。 靜態(tài)試驗(yàn)表明，酸性條件、小粒徑海綿鐵、緩沖溶液和錳砂的添加以及用稀鹽酸預(yù)處理海綿鐵均有利于單位質(zhì)量海綿鐵還原水中的硝酸鹽：綜合考慮各種因素，我們選擇pH=7～8，海綿鐵粒徑為1.0～3.0mm，海綿鐵：錳砂=10:1為最佳反應(yīng)條件。隨著海綿鐵投加量的增多，1g海綿鐵還原硝酸鹽的量逐漸減小，

3、但是還原水中硝酸鹽的總量是增加的。進(jìn)水硝酸鹽濃度在11mg／L～442mg／L范圍內(nèi)時(shí)，每克海綿鐵還原硝酸鹽的量最初隨著濃度的增加而逐漸增加，但在220mg/L后趨于平緩狀態(tài)。 通過(guò)電鏡掃描和X射線(xiàn)衍射對(duì)海綿鐵的表面化學(xué)進(jìn)行了考察分析。由電鏡掃描圖分析可知，經(jīng)稀酸洗過(guò)的海綿鐵顆粒表面形成了很多。微孔隙組成的疏松結(jié)構(gòu)，比表面積增大。靜態(tài)反應(yīng)后的海綿鐵顆粒被腐蝕，表面包裹了一層膜；酸性條件下海綿鐵顆粒表觀(guān)變化大于中性和堿性條件。經(jīng)

4、過(guò)X衍射分析可知，不同酸堿性條件下反應(yīng)后的海綿鐵顆粒表面上除了有鐵單質(zhì)以外，還生成了許多鐵的氧化物、碳化物、氫氧化物以及硫酸鹽和碳酸鹽等化合物。pH值越低，反應(yīng)生成的氧化鐵的化合價(jià)位越高，驗(yàn)證了在酸性條件下有利于鐵的氧化反應(yīng)。 在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中,在其它條件相同的情況下，進(jìn)水流速的增大縮短了地下水與填料的接觸時(shí)間，反應(yīng)器對(duì)硝酸鹽和總氮的去除率有所下降，但是副產(chǎn)物氨氮的轉(zhuǎn)化率隨之降低。進(jìn)水濃度為429.3mg/L、634.6mg/L,

5、806.9mg/L、1210.0mg/L和1614.Omg/L時(shí)，反應(yīng)器對(duì)硝酸鹽和總氮的去除效果隨著進(jìn)水濃度的增加而降低。通過(guò)加長(zhǎng)海綿鐵填料的厚度，處理效果得到明顯改善，出水達(dá)到了我國(guó)飲用水硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)出水中的氨濃度也有所降低。海綿鐵對(duì)硝酸鹽的還原基本上符合一級(jí)降解反應(yīng)。進(jìn)水濃度為202mg/L時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)K<,abs>為O.1218h<'-1>，半衰期t<,1/2>為5.69h。將海綿鐵與活性炭填料配比有利于地下水中硝酸鹽和總