铁系金属复合材料还原去除硝酸根的工艺研究
发布时间：2021-06-28 20:44
废水中硝酸盐的含量逐年增加,氮元素含量远远超过了国家排放标准,地下水中硝酸盐的污染已成为一个相当重要的环境问题,且污染具有日益恶化的趋势,目前已引起人们的普遍关注。目前应用于地下水中硝酸盐去除的技术主要有生物反硝化、离子交换技术、膜分离和化学还原修复等技术,其中生物处理法高效低耗但必须进行后续处理;离子交换和膜分离等只是将硝酸盐污染物进行了浓缩或转移,并没有将其彻底去除;而在化学还原法的催化还原过程中需要以H2作为还原剂,而H2容易爆炸,不便于工程施用,Fe0因其廉价易得,被广泛用于还原地下水中的硝酸盐,但其产物主要为NH4+-N,只有很小部分硝酸盐可能被转化为N2。针对以上问题,采用液相还原法制备了Fe-Cu、Fe-Ag、Fe-Ni等铁系金属复合材料,利用XRD和SEM分析材料的表面形态和结构特点,并将材料用于实验室模拟硝酸盐氮废水中的还原脱除,改变废水的pH、材料用量、反应温度等实验条件,得到还原过程中的较佳工艺条件,并推测该脱硝方法可能的还原机理。结...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚硝酸盐在人体内作用示意图
青岛大学硕士学位论文7供体来取得脱氮的效果，目前国内外对氢自养反硝化和硫自养反硝化已有许多报道[44-49]。对比异养生物反硝化，自养生物反硝化工艺有两个独到之处，其一是氢气对水不会产生污染，另一独到之处是反硝化菌生长缓慢，出水无残留。但是该方法缺点也有，反应器所需容积要求更苛刻，脱氮效率低，成本过高和氢气作业环境无法保证安全等，使其在实际应用中发挥受限。1.3.3化学还原修复法化学还原修复法是利用还原剂的还原作用来脱除废水中的NO3--N。因还原剂的种类不同又可分成催化还原法和活泼金属还原法。化学还原修复硝酸盐可得的还原产物可能是NO2-、NH4+、N2，亚硝酸盐和铵根是反应过程中尽量避免出现的副产物[50]。1.3.3.1催化还原法1981年，VorlopK.D.等研究人员初次提出脱除硝酸盐的金属加氢催化还原脱氮技术[51]，主要是以氢气作为还原剂，在添加金属催化剂的条件下，将NO3--N还原为N2。理论上，该方法具有高活性和高氮气选择性等优点，只要在选取合适的催化剂和控制好相应条件的前提下，通过催化还原法可将NO3--N完全还原成N2。金属加氢催化去除硝酸盐的反应过程如图1.2所示：图1.2硝酸盐催化还原过程示意图硝酸盐被去除的过程实际包含两个连续反应，主要副产物为氨氮。整个催化过程如下方程式所示：NO3-+5H2→N2+2OH-+4H2O1-(1)NO3-+8H2→2NH4++4OH-+2H2O1-(2)
青岛大学硕士学位论文12X射线衍射仪扫描电子显微镜ICP光谱仪DX2700型TM-3000型ICAP6000型中国日本Hitachi公司美国2.2实验主要分析方法2.2.1硝酸盐的分析方法实验中NO3-使用的分析方法是GB7480-1987文件中的酚二磺酸分光光度法，作出的标准曲线如图2.1所示。图2.1硝酸盐氮标准曲线图由上图计算得出硝酸盐氮的标准曲线为：y=0.57864xR2=0.9976（y代表吸光度，x代表浓度mg/L）利用该标准曲线计算相应硝酸盐氮的浓度时，浓度若是超过2.0mg/L，应该先稀释后进行测定。2.2.2亚硝酸盐的分析方法实验中NO2-使用的分析方法是GB7493-1987文件中的N-(1-奈基)-乙二胺分光光度法，作出的标准曲线如图2.2所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 刘海书. 黑龙江科技信息. 2017(09)
[2]锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性[J]. 郑雯婧,林建伟,詹艳慧,王虹. 环境科学. 2015(06)
[3]国内外地下水硝酸盐污染及其防治差异分析[J]. 吴雨华. 安徽农业科学. 2011(04)
[4]我国农田污灌发展现状及其对作物的影响研究进展[J]. 黄春国,王鑫. 安徽农业科学. 2009(22)
[5]中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 王瑗,盛连喜,李科,孙弘颜. 水资源与水工程学报. 2008(03)
[6]Fe0去除黄土地区土壤水中的硝酸盐[J]. 唐次来,朱艳芳,张增强,张英超. 环境科学学报. 2007(08)
[7]还原铁粉去除地下水中硝酸盐氮的研究[J]. 周玲,李铁龙,全化民,刘海水,唐华章,金朝晖. 农业环境科学学报. 2006(02)
[8]我国畜禽粪便中氮素养分资源及其分布状况[J]. 刘晓利,许俊香,王方浩,张福锁,马文奇. 河北农业大学学报. 2005(05)
[9]我国污水灌溉发展现状及存在问题研究[J]. 刘书运. 沿海企业与科技. 2005(07)
[10]电化学氢自养与硫自养集成去除饮用水中的硝酸盐[J]. 王海燕,曲久辉,雷鹏举. 环境科学学报. 2002(06)
博士论文
[1]萃取膜生物反应器去除地下水硝酸盐研究[D]. 曹敬华.中国海洋大学 2006
硕士论文
[1]固体碳源生物反硝化去除水源水中的硝酸盐[D]. 陈翔.南京林业大学 2008
[2]去除地下水硝酸盐PRB介质试验研究[D]. 童桂华.中国海洋大学 2008
[3]地下水硝酸盐去除方法的研究[D]. 沈梦蔚.浙江大学 2004
本文编号：3255021
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚硝酸盐在人体内作用示意图
青岛大学硕士学位论文7供体来取得脱氮的效果，目前国内外对氢自养反硝化和硫自养反硝化已有许多报道[44-49]。对比异养生物反硝化，自养生物反硝化工艺有两个独到之处，其一是氢气对水不会产生污染，另一独到之处是反硝化菌生长缓慢，出水无残留。但是该方法缺点也有，反应器所需容积要求更苛刻，脱氮效率低，成本过高和氢气作业环境无法保证安全等，使其在实际应用中发挥受限。1.3.3化学还原修复法化学还原修复法是利用还原剂的还原作用来脱除废水中的NO3--N。因还原剂的种类不同又可分成催化还原法和活泼金属还原法。化学还原修复硝酸盐可得的还原产物可能是NO2-、NH4+、N2，亚硝酸盐和铵根是反应过程中尽量避免出现的副产物[50]。1.3.3.1催化还原法1981年，VorlopK.D.等研究人员初次提出脱除硝酸盐的金属加氢催化还原脱氮技术[51]，主要是以氢气作为还原剂，在添加金属催化剂的条件下，将NO3--N还原为N2。理论上，该方法具有高活性和高氮气选择性等优点，只要在选取合适的催化剂和控制好相应条件的前提下，通过催化还原法可将NO3--N完全还原成N2。金属加氢催化去除硝酸盐的反应过程如图1.2所示：图1.2硝酸盐催化还原过程示意图硝酸盐被去除的过程实际包含两个连续反应，主要副产物为氨氮。整个催化过程如下方程式所示：NO3-+5H2→N2+2OH-+4H2O1-(1)NO3-+8H2→2NH4++4OH-+2H2O1-(2)
青岛大学硕士学位论文12X射线衍射仪扫描电子显微镜ICP光谱仪DX2700型TM-3000型ICAP6000型中国日本Hitachi公司美国2.2实验主要分析方法2.2.1硝酸盐的分析方法实验中NO3-使用的分析方法是GB7480-1987文件中的酚二磺酸分光光度法，作出的标准曲线如图2.1所示。图2.1硝酸盐氮标准曲线图由上图计算得出硝酸盐氮的标准曲线为：y=0.57864xR2=0.9976（y代表吸光度，x代表浓度mg/L）利用该标准曲线计算相应硝酸盐氮的浓度时，浓度若是超过2.0mg/L，应该先稀释后进行测定。2.2.2亚硝酸盐的分析方法实验中NO2-使用的分析方法是GB7493-1987文件中的N-(1-奈基)-乙二胺分光光度法，作出的标准曲线如图2.2所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 刘海书. 黑龙江科技信息. 2017(09)
[2]锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性[J]. 郑雯婧,林建伟,詹艳慧,王虹. 环境科学. 2015(06)
[3]国内外地下水硝酸盐污染及其防治差异分析[J]. 吴雨华. 安徽农业科学. 2011(04)
[4]我国农田污灌发展现状及其对作物的影响研究进展[J]. 黄春国,王鑫. 安徽农业科学. 2009(22)
[5]中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 王瑗,盛连喜,李科,孙弘颜. 水资源与水工程学报. 2008(03)
[6]Fe0去除黄土地区土壤水中的硝酸盐[J]. 唐次来,朱艳芳,张增强,张英超. 环境科学学报. 2007(08)
[7]还原铁粉去除地下水中硝酸盐氮的研究[J]. 周玲,李铁龙,全化民,刘海水,唐华章,金朝晖. 农业环境科学学报. 2006(02)
[8]我国畜禽粪便中氮素养分资源及其分布状况[J]. 刘晓利,许俊香,王方浩,张福锁,马文奇. 河北农业大学学报. 2005(05)
[9]我国污水灌溉发展现状及存在问题研究[J]. 刘书运. 沿海企业与科技. 2005(07)
[10]电化学氢自养与硫自养集成去除饮用水中的硝酸盐[J]. 王海燕,曲久辉,雷鹏举. 环境科学学报. 2002(06)
博士论文
[1]萃取膜生物反应器去除地下水硝酸盐研究[D]. 曹敬华.中国海洋大学 2006
硕士论文
[1]固体碳源生物反硝化去除水源水中的硝酸盐[D]. 陈翔.南京林业大学 2008
[2]去除地下水硝酸盐PRB介质试验研究[D]. 童桂华.中国海洋大学 2008
[3]地下水硝酸盐去除方法的研究[D]. 沈梦蔚.浙江大学 2004
本文编号：3255021
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3255021.html
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