DOW-3N树脂负载FeNi双金属纳米颗粒同步去除水中硝酸盐磷酸盐实验研究 ㊣ 精品文档 值得下载

缺点是运行费用高。

电渗析是在直流电场的作用下，通过膜孔与水分子分离，进入高浓度盐水区，使得以分离。

反渗透是指在压力的作用下，水分子通过半透膜，其他分子均不能通过。

这种方法不仅将去除掉，也将其他的无机盐也同去除了，所以反渗透会降低出水的矿化度。

目前，已有很多学者对离子交换树脂对硝酸盐的去除进行了研究，等研究了树脂对硝酸盐的吸附行为，研究表明在时对硝酸盐的去除率最高，可达以上。

研究了对硝酸盐的吸附性能，将吸附过程分为两个阶段硝酸盐迅速占据吸附剂表面的吸附位点硝酸盐从吸附剂表面扩散到吸附剂孔道内部，吸附速率受这两个因素影响。

对于水体中硝酸盐氮的去除，目前已经开发了对硝酸盐有较高吸附选择性的三乙胺强碱性阴离子交换树脂，可在水体中同时存在竞争离子时选择性的吸附硝酸盐离子。

生物法脱氮生物法脱氮是指污水中的含氮物质在微生物的作用下逐步转化为氮气的种方法。

这种方法共分为个步骤氨化硝化和反硝化，氨化作用含氮化合物在氨化细菌的作用下转化为氨态氮，在好氧和厌氧条件下都可以进行硝化作用氨在硝化细菌的作用下转化为亚硝酸，再进步转化为硝酸，在有氧条件下进行反消化作用在反硝化细菌的作用下，硝酸氮和亚硝酸氮转化为氮气，在厌氧条件下进行。

脱氮工艺主要有以下几种三段生物脱氮，前置缺氧好氧生物脱氮，后置缺氧好氧生物脱氮和生物脱氮。

化学还原法催化加氢还原法等以做催化剂，用还原，对硝酸盐的去除率最高也可还原硝酸盐，但速度较慢最慢。

等先用强碱性阴离子交换树脂吸附硝酸盐，然后用氯化钠洗脱下来，再在其中通入氢气和催化剂双金属进行还原，硝酸盐会被转化为氮气或铵。

活泼金属还原法零价铁还原硝酸盐是近些年的研究热点，多数研究认为，零价铁还原硝酸盐需要消耗酸，反应过程中溶液值会升高，零价铁会反应生成铁的氧化物或氢氧化物覆盖在零价铁的表面，阻碍零价铁与硝酸盐的接触，而在酸性条件下，可以防止这些沉淀物的生成，从而提高零价铁的反应活性。

铝粉也可还原硝酸盐，等人用铝粉还原硝酸盐，研究表明越高，反应越容易进行，在的条件下反应，产生的氨氮可转化为氨气释放。

纳米级金属还原法近年来，纳米技术迅猛发展，纳米材料受到了人们越来越广泛的关注，由于铁来源广泛，价格低廉，许多学者都用铁来制备纳米零价铁。

纳米零价铁具有高的比表面积，反应活性高，已经广泛应用于各种环境问题。

在零价铁颗粒表面负载第二金属如或等，能够有效的提高零价铁的还原性能。

在双金属体系中，作为电子供体提供电子，第二金属作为催化剂来提高双金属颗粒的催化还原性能。

另外，有研究表明，添加第二金属还能够提高零价铁颗粒的稳定性，抑制颗粒表面氧化物的形成。

由于纳米零价铁颗粒自身的磁性引力，容易引起团聚，减少了纳米零价铁颗粒的吸附位点，与污染物的的有效接触面积减少，降解效率下降。

另外，在反应过程中，纳米零价铁会泄露在环境中，具有定的纳米毒性。

针对这问题，目前比较有效的方法就是将纳米零价铁负载到载体上，常用的载体有活性炭沸石多孔二氧化硅树脂等。

磷酸根的去除技术现阶段水中磷酸盐的去除技术主要有以下几种方法化学沉淀法除磷废水中的磷可以在合适的条件下，与些金属离子形成不溶性的盐而被去除，如钙铝铁等。

下图是各种磷酸盐在不同的条件下的溶解度曲线，纵座标是其溶解度摩尔的负对数，横座标是。

在金属盐类处理磷酸盐废水中，氯化锌可以说是非常有效的，可以作近似定量的去除，且可以在较低的下操。

对于些低氧化态的磷酸盐，如亚磷酸盐，次磷酸盐，焦磷酸盐及连二磷酸盐，其钙盐等溶解度相对较大，可以先用氧化剂将这些盐类氧化成正磷酸盐，再用常规的沉淀法进行处理。

，如可以通入氯气，经氧化后，再用石灰处理。

离子交换及吸附法除磷可用来吸附废水中的磷酸盐物质很多，如渗有钙及含铝铁的材料，如粘土，岩石，无机废渣，炉渣等，经高温膨胀成多孔性物质后均可作为磷酸盐的吸附剂。

废水中的磷酸盐可以用三氧化二铝或三氧化二镧进行吸附去除。

吸附饱和后，可用氢氧化钠进行解吸，解吸液可以用石灰进行反应而回收的磷酸盐。

氧化铝去除磷酸盐的机理认为是主要是离子交换，并伴随化学沉淀及形成络合物含磷酸盐的废水可以在为的条件下，经过氧化镁的填料塔，再经过个砂无烟煤过滤器，再经个离子与上述还原硝酸根的实验相同，初始，搅拌速率，反应温度，整个反应过程充氮气保护。

间隔定的时间取样，经滤膜过滤后测定溶液中和的浓度。

硝酸盐初始浓度对同步去除水中硝酸盐磷酸盐的影响性实验溶液中的硝酸盐酸盐浓度不变，将磷酸盐浓度分别设置为，分组进行实验。

其他实验条件与上述实验相同，初始，搅拌速率，反应温度，整个反应过程充氮气保护。

间隔定的时间取样，经滤膜过滤后测定溶液中和的浓度。

磷酸盐初始浓度对同步去除水中硝酸盐磷酸盐的影响性实验溶液中的磷酸盐浓度不变，将硝酸盐浓度分别设置为，分组进行实验，其他实验条件与上述实验相同，初始，搅拌速率，反应温度，整个反应过程充氮气保护。

间隔定的时间取样，经滤膜过滤后测定溶液中和的浓度。

实验结果与讨论材料结构表征分析图为树脂负载前后变化材料孔分布表征分析表，和的比表面积及平均孔径从表中可以看出，在负载零价铁和铁镍之后，树脂的比表面积有明显的增大，平均孔径有明显的减小。

这主要是由于负载过程中纳米零价铁及铁镍颗粒堵塞树脂孔道所致。

材料微观结构表征分析图的图从图中可以看出，所制备的铁镍双金属材料为纳米级，其上的铁镍颗粒近似为球形，颗粒分散性好颗粒粒径范围约为。

材料晶型表征分析图，和的图从图中可以看出，与的相比，存在铁或铁镍的微晶体，在处有个较宽的特征峰，由于铁和镍的衍射峰很接近，所以这个特征峰可能是铁的衍射峰或者铁与镍的合金的衍射峰材料负载量使用盐酸将树脂负载金属洗脱，然后采用火焰原子吸收测定铁和镍含量。

测定结果显示复合材料中铁负载量量为，镍负载量为。

空白树脂对硝酸根的吸附图硝酸根浓度变化图硝酸根浓度变化从图中可以看出，在没有负载纳米金属颗粒的条件下，树脂对硝酸根有定的吸附作用，吸附去除率约为。

同时，在溶液中没有检测到和等还原产物，说明树脂对硝酸根没有还原作用。

对硝酸根的还原性图氮元素的浓度变化初始，树脂质量，初始，温度从图可以看出对硝酸根的去除率可达，而主要的还原产物为氨氮，亚硝酸根含量极低，溶液中总氮的含量先有略微下降，之后趋于稳定，约为原来的。

同步去除硝酸根和磷酸根图同步去除时磷酸根与硝酸根的浓度变化初始浓度树脂质量，初始，温度从图中可以看出，当溶液中有硝酸根和磷酸根同时存在时，对硝酸根和磷酸根同步去除有很大的效果对硝酸根的去除率可以达到，对磷酸根的去除率可以达到。

硝酸盐浓度对材料同步去除水中硝酸盐磷酸盐性能的影响硝酸盐氮初始浓度对去除氮的影响图硝酸盐浓度变化反应初始条件初始浓度不变，树脂质量，初始到之间，温度从图中可以看出，在同步去除水中硝酸盐磷酸盐时，磷酸盐初始浓度不变的情况下，随着硝酸盐初始浓度的越来越大，对硝酸盐的去除率越来越低，这是由于硝酸盐浓度越高，对中零价铁的消耗量越大，而零价铁的量是定的，所以对硝酸盐去除率也就越低。

硝酸盐氮初始浓度对去除磷的影响图磷酸盐浓度变化反应初始条件初始浓度不变，树脂质量，初始到之间，温度从图中可以看出，在磷酸盐初始浓度定的情况下，随着硝酸根初始浓度的越来越大，对磷酸根的去除速度越来越快，但是对磷酸根的去除率是不变的。

有相关文献报道吡啶基树脂负载金属离子后可形成酸，对水体中的磷酸盐具有较好的吸附性能，另有相关文献报道在载体上负载金属氧化物或氢氧化物也能吸附水体中的磷酸盐。

而双金属纳米颗粒复合材料在还原硝酸盐后，部分零价铁镍会转化为金属离子或金属氧化物及氢氧化物，对水体中的磷酸盐能够起到吸附作用。

所以随着硝酸盐初始浓度的越来越大，消耗的零价铁也越来越多，而磷酸盐的初始浓度是定的，因此对磷酸盐的吸附达到饱和终点也会越来越快。

磷酸盐浓度对材料同步去除水中硝酸盐磷酸盐性能的影响磷初始浓度对去除氮的影响图硝酸盐浓度变化反应初始条件初始浓度不变，树脂质量，初始到之间，温度从图中可以看出，在硝酸盐初始浓度定的情况下，随着磷酸根初始浓度的越来越大，对硝酸根的去除率越来越低，这是由于吸附更多的磷酸根会消耗更多的中的零价铁，也有可能是吸附更多的磷酸根形成更多的产物堵塞，影响对硝酸根的去除。

磷初始浓度对去除磷的影响图磷酸根浓度变化反应初始条件初始浓度不变，树脂质量，初始到之间，温度从图中可以看出，在销酸盐初始浓度定的情况下，随着磷酸根初始浓度的越来越大，对磷酸根的去除到达饱和会越来越慢，但是对磷酸根的去除率变化不大。

这个原因是显而易见的，磷酸根初始浓度越大，需要吸附的磷酸根越多，而的量是定的，因而对磷酸根的达到吸附饱和这个过程会变慢。

结论与展望实验结论由以上数据和结果可以看出，纳米双金属材料可以有效地同步去除水中的硝酸根和磷酸根纳米双金属材料对硝酸根的单项去除过程中去除率可达到以上同步去除氮磷过程中，磷酸根初始浓度在定范围内，对硝酸根有很好的去除效果，去除率可以达到以上同时，硝酸根的初始浓度对磷酸根的去除没有很大的影响，磷酸盐初始浓度在定范围内时，对其的去除率可以达到以上。

研究展望本实验纳米双金属材料对硝酸根的还原产物主要为氨氮，而总氮氨氮也是国家氮磷排放标准中的重要指标。

根据文献报道，其他贵重金属如等的引入可能会将硝酸根还原为气态产物，从而消减水体中的总氮，因此，可进步研究贵重金属负载对纳米铁选择性还原硝酸盐的特性及机理。

参考文献范文军，宁站亮与刘勇诚，我国水资源现状探讨北方环境，第页延利军著。

水中硝酸盐污染现状与危害及脱除技术。

范建伟著。

磷酸盐污染防治技术研究进展。

张维理，田哲旭，张宁，等我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查植物营养与肥料学报•张维理等，我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查植物营养与肥料学