鋁基合金同步去除水中的銅離子、硝酸鹽和三氯甲烷的效果及機理研究

發(fā)布時間：2020-03-18 04:30

【摘要】：自從飲用水中消毒副產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)以來,飲用水中低劑量高毒性的污染物就受到了的廣泛的關(guān)注,其種類多樣,濃度較低,難以被傳統(tǒng)的生物處理方式去除。因此,探索經(jīng)濟有效、可實現(xiàn)同步去除水中復(fù)雜的污染物的方法已經(jīng)是當今研究的熱點之一�；顫娊饘龠€原法具有成本低和能耗低的優(yōu)點,但一般的單一活潑金屬存在還原活性過剩,催化加氫能力不足的問題,因此,常用第二金屬摻雜來優(yōu)化其去除效果。本文采用四種廉價鋁基合金(Al-Mg50、Al-Cu50、Al-Fe50,Al-Ni50),選取硝酸鹽(NO3--N)、三氯甲烷(TCM)和Cu(Ⅱ)分別作為無機鹽離子,消毒副產(chǎn)物和重金屬離子的代表性污染物,對鋁基合金的去除目標污染物的規(guī)律和機理進行了分析探索。在48 h內(nèi),除Al-Mg50對TCM的去除率僅為39.1%且在在去除過程中不存在遲滯期外,其余三種鋁基合金均可將目標污染物完全去除并存在明顯遲滯期。其中,Al-Fe50反應(yīng)后溶液中離子溶出量較少,顏色最為澄清,對NO3--N還原產(chǎn)物N2的選擇性較好。由于金屬催還還原污染物的過程中,一方面水與污染物存在競爭機制,另一方面與水反應(yīng)生成的H+或H2在催化作用下,促進污染物的還原。因此,本文測定了不同的鋁基合金與水反應(yīng)的析氫曲線,結(jié)合其去除效率及NO3--N產(chǎn)物分布,認為對于不同組分的合金,其催化還原污染物的能力與還原水的能力差異較大,Al-Fe50和Al-Ni50的催化還原污染物的能力優(yōu)于Al-Mg50和Al-Cu50,Al-Cu50催化還原水的能力尤其突出。對于同一合金(Al-Fe),其還原水的能力與還原污染物的能力呈正相關(guān)。同理,本文進一步對比了不同 Al-Fe10,Al-Fe20,Al-Fe50,Al-Fe58(Fewt%)對目標污染物的去除效果,發(fā)現(xiàn)其對NO3--N、Cu(Ⅱ)和TCM的去除曲線趨勢相近,不同在于Fe質(zhì)量越高,N03--N還原產(chǎn)物N2的比重越大。并且Fe含量越高,其催化還原污染物的能力越強,還原水的能力越弱。相反,Al-Fe10和Al-Fe20還原水的能力較強,Al-Fe10析氫速率越快,對Cu(Ⅱ)、NO3--N和TCM的去除速率越快,N2選擇性更高。鋁鐵合金去除目標污染物過程中,NO3--N或TCM的存在對Cu(Ⅱ)還原過程均有明顯的抑制作用,其二者共存時,抑制情況最為嚴重,而Cu(Ⅱ)的還原過程對N03--N或TCM的去除有抑制作用,Cu(Ⅱ)還原結(jié)束后,起促進作用。因此,針對不同污染物的去除,可通過對比其還原水的能力和去除效果來選擇第二金屬的種類和平衡金屬間的比例,進一步調(diào)控材料的還原水的能力和催化還原污染物的特性,為開發(fā)高效、長效、低成本、低能耗和無二次污染的水處理凈化新技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

四溴雙酚,機理

ＯＨ逡逑ｌｌｖｄｉａｘｙｂｔｉｏｎ邋ＰｒｔＨＪｕｃｔｓ逡逑圖１－１邋ｓ－Ｆｅ／Ｃｕ去除四溴雙酚Ａ機理圖１６５１逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｒｅｍｏｖａｌ邋ｏｆ邋ＴＢＢＰＡ邋ｂｙ邋ｓ－Ｆｅ／Ｃｕ逡逑Ｋｈａｌｉ等｜６６］通過負載Ｃｕ到納米鐵上，制備成納米Ｃｕ／Ｆｅ材料用于去除水中的硝酸逡逑鹽，實驗結(jié)果表明，外加銅可促進硝酸鹽的還原，其去除機理如圖１－２所示。作者猜測逡逑其原因一方面是由于外加銅可促進Ｆｅ的腐蝕，另一方面是可以起到催化加氫的作用，。逡逑Ｈｏｕ等通過將ＣｕＣｌ２濕法還原到鋁鐵復(fù)合材料上，制備出Ｃｕ／Ｆｅ／Ａｌ復(fù)合材料還原水中的逡逑硝酸鹽，，也得出了與上述一致的結(jié)論［１８］。逡逑８逡逑

鋁基合金同步去除水中的銅離子、硝酸鹽和三氯甲烷的效果及機理研究