还原铁粉去除地下水中硝酸盐及亚硝酸盐的研究

摘要

随着工农业的发展，化肥的大量不合理施用、生活污水、工业上含氮“三废”的大量排放，令地下水中硝酸盐污染成为世界性的普遍环境问题。硝酸盐、亚硝酸盐会直接或间接诱发人体胃癌、肝癌、食道癌等疾病，或使幼儿患上高铁血红蛋白血症，地下水中的硝酸盐污染，导致部分区域人类的身体健康受到威胁。因此，有必要对地下水中的硝酸盐、亚硝酸盐进行有效处理。近几年，利用零价铁还原去除污染物的技术得到广泛的研究，零价铁具有廉价、还原效率高的特点，在处理地下水中硝酸盐污染方面，有极高的研究价值。
　　本文将研究利用还原铁粉在酸性条件下去除硝酸盐、亚硝酸盐等污染物时的影响因素等。由于零价铁还原脱氮反应受pH值影响很大，实验中将对如何提高中性条件下零价铁还原脱氮的效率问题进行研究。讨论还原脱氮反应的作用机理，并利用实验数据进行动力学研究。地下水污染物中污染物种类众多，为了提高零价铁还原脱氮的应用价值，实验中将考察还原铁粉同步去除多种污染物的能力，零价铁还原脱氮的实际应用能力。实验得到以下结论:
　　1)在中性条件下，在反应体系中加入亚铁离了用以提高零价铁还原脱氮效率，克服了pH值偏高严重阻碍脱氮反应进行的障碍。
　　2)根据实验数据进行动力学研究，确定还原铁粉去除硝酸盐的反应符合准一级反应动力学模型。

目录

摘要

1 绪论

1．1 水资源概况

1．1．1 地下水水资源利用情况

1．1．2 地下水水资源污染状况

1．2 地下水中的硝酸盐和亚硝酸盐

1．2．1 地下水中硝酸盐及亚硝酸盐来源

1．2．2 硝酸盐和亚硝酸盐的危害

1．3 地下水中硝酸盐污染的控制与对策

1．3．1 地下水中硝酸盐污染的控制

1．3．2 常见脱氮水处理技术

1．4 选题思路

2 实验材料与方法

2．1 实验原理

2．2 主要试剂与仪器

2．2．1 实验仪器

2．2．2 还原铁粉及水样的预处理

2．3 分析方法

2．4 实验装置

3 零价铁还原脱氮的影响因素及动力学研究

3．1 零价铁还原硝酸盐的影响因素

3．1．1 初始pH值对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．1．2 反应温度对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．1．3 搅拌强度对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．1．4 初始浓度对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．1．5 铁粉用量对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．1．6 不同阴离子对还原铁粉去除硝酸盐的影响

3．2 零价铁还原亚硝酸盐的影响因素

3．2．1 初始pH值对还原铁粉去除亚硝酸盐的影响

3．2．2 初始浓度对还原铁粉去除亚硝酸盐的影响

3．2．3 铁粉用量对还原铁粉去除亚硝酸盐的影响

3．3 金属催化剂对零价铁还原脱氮的影响

3．4 铁屑还原脱氮的影响因素

3．4．1 初始pH值对废铁屑还原去除硝酸盐的影响

3．4．2 废铁屑的用量对还原去除硝酸盐的影响

3．4．3 去除硝酸盐的影响

3．5 零价铁还原脱氮的机理及动力学研究

3．5．1 还原铁粉去除硝酸盐的作用机理

3．5．2 还原铁粉去除硝酸盐的动力学研究

3．5．3 还原铁粉去除亚硝酸盐的动力学研究

3．5．4 废铁屑还原去除硝酸盐的动力学研究

3．6 本章小结

4 中性条件下的零价铁还原脱氮

4．1 中性条件下零价铁还原去除硝酸盐

4．1．1 中性条件下二价铁离子对还原铁粉去除硝酸盐的影响

4．1．2 二价铁离子的加入量对还原铁粉去除硝酸盐的影响

4．1．3 中性条件下二价铁离子对还原铁粉去除亚硝酸盐的影响

4．2 亚铁离子对还原铁粉脱氮反应的促进作用机理和动力学研究

4．2．1 中性条件下二价铁离子对零价铁去除硝酸盐促进作用的机理

4．2．2 中性条件下亚铁离子对还原铁粉脱氮反应促进作用的动力学研究

4．2．3 中性条件下亚铁离子对零价铁去除亚硝酸盐促进作用的动力学研究

4．3 本章小结

5 零价铁同步去除硝酸盐和重金属

5．1 零价铁去除重金属离子

5．1．1 零价铁去除重金属离子的效果

5．1．2 零价铁去除重金属离子的作用机理

5．2 零价铁同步去除硝酸盐和重金属离子

5．2．1 零价铁同步去除硝酸盐和铜离子

5．2．2 零价铁同步去除硝酸盐和六价铬

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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