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使用铁碳微电解去除废水中的硝酸盐


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发布时间:2023-03-13


    近年来利用原位方法处理水体污染已经成为研究热点,在原位中添加零价铁的研究最为广泛。在工业废水处理中为了提高去除效果除了添加零价铁之外,通常会将锯末、活性炭、秸秆等物质掺杂进去与零价铁反应。铁碳微电解技术因成本低廉、方便操作被广泛应用于处理污水。铁碳微电解中一般使用的都是零价铁,相较于零价铁,海绵铁具有比表面积大、孔隙率高、成本低等优点。海绵铁在处理偶氮染料、除磷、处理四溴双酚A、重金属等方面研究较好,但是在处理硝酸盐方面尚需进一步研究。
    海绵铁-活性炭混合对硝酸盐氮的去除率明显高于其他2组对硝酸盐氮的去除率。单独活性炭材料在整个反应过程中去除率未达到18%,而单独海绵铁在反应1h的去除率达到20%,在反应最后可达到89%。海绵铁-活性炭混合去除率在反应第4h就达到80%,在反应结束时达到98%。
    在反应前4h,海绵铁-活性炭混合对硝酸盐的去除率高于两者单独相加之和,从而证明海绵铁-活性炭混合后在溶液中产生了微电解。反应后期从去除率上看不出这种优势,这是因为投加的海绵铁相对于硝酸盐过多,所以海绵铁-活性炭混合微电解的优势表现的不明显,但是海绵铁-活性炭比单独的海绵铁反应速率更快。在溶液中活性炭作为电子导体充当阴极,而海绵铁失去电子成为阳极,发生的反应方程式Fe→Fe2++2e,E(Fe2+/ Fe)=-0.44V,以促进硝酸盐的还原反应。海绵铁-活性炭微电解除了通过电场作用来提高氧化还原反应之外,还通过生成的亚铁离子和三价铁离子的吸附作用来提高去除率。
    (1)反应前预处理海绵铁能使去除率提高3倍,且海绵铁与活性炭混合后在溶液中失去电子产生单位差形成微电解,有效提高去除率。
    (2)海绵铁对硝酸盐氮去除率随着预处理时间的增加先上升后下降,在45min能最快达到最佳峰值。
    (3)硝酸盐浓度反应符合准一级反应动力学,进水浓度越大,海绵铁反应速率越快。

 


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