近年來(lái)利用原位方法處理水體污染已經(jīng)成為研究熱點(diǎn),在原位中添加零價(jià)鐵的研究為廣泛。在工業(yè)廢水處理中為了提高去除效果除了添加零價(jià)鐵之外,通常會(huì)將鋸末、活性炭、秸稈等物質(zhì)摻雜進(jìn)去與零價(jià)鐵反應(yīng)。鐵碳微電解技術(shù)因成本低廉、方便操作被廣泛應(yīng)用于處理污水。鐵碳微電解中一般使用的都是零價(jià)鐵,相較于零價(jià)鐵,海綿鐵具有比表面積大、孔隙率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。海綿鐵在處理偶氮染料、除磷、處理四溴雙酚A、重金屬等方面研究較好,但是在處理硝酸鹽方面尚需進(jìn)一步研究。
海綿鐵-活性炭混合對(duì)硝酸鹽氮的去除率明顯高于其他2組對(duì)硝酸鹽氮的去除率。單獨(dú)活性炭材料在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中去除率未達(dá)到18%,而單獨(dú)海綿鐵在反應(yīng)1h的去除率達(dá)到20%,在反應(yīng)后可達(dá)到89%。海綿鐵-活性炭混合去除率在反應(yīng)第4h就達(dá)到80%,在反應(yīng)結(jié)束時(shí)達(dá)到98%。
在反應(yīng)前4h,海綿鐵-活性炭混合對(duì)硝酸鹽的去除率高于兩者單獨(dú)相加之和,從而證明海綿鐵-活性炭混合后在溶液中產(chǎn)生了微電解。反應(yīng)后期從去除率上看不出這種優(yōu)勢(shì),這是因?yàn)橥都拥暮>d鐵相對(duì)于硝酸鹽過(guò)多,所以海綿鐵-活性炭混合微電解的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的不明顯,但是海綿鐵-活性炭比單獨(dú)的海綿鐵反應(yīng)速率更快。在溶液中活性炭作為電子導(dǎo)體充當(dāng)陰極,而海綿鐵失去電子成為陽(yáng)極,發(fā)生的反應(yīng)方程式Fe→Fe2++2e,E(Fe2+/Fe)=-0.44V,以促進(jìn)硝酸鹽的還原反應(yīng)。海綿鐵-活性炭微電解除了通過(guò)電場(chǎng)作用來(lái)提高氧化還原反應(yīng)之外,還通過(guò)生成的亞鐵離子和三價(jià)鐵離子的吸附作用來(lái)提高去除率。
(1)反應(yīng)前預(yù)處理海綿鐵能使去除率提高3倍,且海綿鐵與活性炭混合后在溶液中失去電子產(chǎn)生單位差形成微電解,有效提高去除率。
(2)海綿鐵對(duì)硝酸鹽氮去除率隨著預(yù)處理時(shí)間的增加先上升后下降,在45min能至快達(dá)到至佳峰值。
(3)硝酸鹽濃度反應(yīng)符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),進(jìn)水濃度越大,海綿鐵反應(yīng)速率越快。
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