零价铁还原地下水硝酸盐动力学研究

地下水作为中国重要的饮用和灌溉水源,可能受到硝酸盐污染,为净化地下水硝酸盐污染,该研究通过批实验研究,考察零价铁投加量、pH、硝酸盐初始浓度和温度等条件对零价铁去除模拟地下水硝酸盐的影响.零价铁还原硝酸盐是酸驱动反应,较低的pH有利于反应的进行,pH=2、NO3--N初始浓度100 mg/L、反应3h硝酸盐被零价铁完全去除.反应初期NO3-得电子被还原为中间产物NO2-,NO2-得电子后进一步被还原为N2和NH4+,88.1％的硝酸盐氮转化为N2,最终产物氨氮占总氮的11.9％.零价铁在还原反应中供电子后转化为Fe2+、Fe3+和Fe3O4,可能还生成铁的羟基氧化物,在铁的表面形成氧化膜.运用准一级动力学模型拟合不同温度的实验数据,零价铁在293、303、313K还原硝酸盐的表观反应速率分别为0.020 8、0.036 7、0.049 4 min.根据阿伦尼乌斯公式计算出反应活化能Ea=33.08 kJ/mol,说明相较于分子扩散固体表面的化学反应是速率控制步骤.零价铁可作为渗透性反应墙的填料修复地下水硝酸盐污染.