Fe-SBA-15介孔分子篩在去除北京地下水中硝酸鹽氮反應(yīng)中的脫氮性能研究

王奐玲 王桂芳 李麗

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊北京100195）

Fe-SBA-15介孔分子篩在去除北京地下水中硝酸鹽氮反應(yīng)中的脫氮性能研究

王奐玲 王桂芳 李麗

（北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊北京100195）

采用水熱晶化法合成了具有大比表面積的SBA-15介孔分子篩，通過液相還原法，將鐵納米粒子均勻地負載在SBA-15載體上，得到了三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15介孔分子篩材料。在N2保護下，研究了三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15在硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為20mgN/L的硝酸鹽配水水樣中的脫氮性能，發(fā)現(xiàn)Fe負載量為10%的Fe-SBA-15(A)的硝酸鹽氮去除性能最好，在反應(yīng)90min后，水樣中硝酸鹽氮的去除率為98.8%，反應(yīng)最終產(chǎn)物主要為氨氮。研究了Fe負載量為10%的Fe-SBA-15(A)在硝酸鹽氮初始濃度不同的硝酸鹽配水水樣中的脫氮性能，并初步探討了其反應(yīng)機理。此外，研究了Fe-SBA-15(A)介孔分子篩在從北京大興區(qū)和海淀區(qū)采集的硝酸鹽原水水樣中的脫氮性能，可為北京地下水硝酸鹽污染修復(fù)技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

地下水；硝酸鹽；去除；Fe-SBA-15介孔分子篩

1 引言

地下水是人類重要的飲用水源，目前地下水污染問題比較嚴重，而硝酸鹽污染是地下水污染中的一個非常重要的方面。長期使用高硝酸鹽含量的飲用水，可導(dǎo)致嬰兒血紅蛋白增高，也可能引起成年人與此相關(guān)的癌病發(fā)生[1]。通過北京市平原區(qū)地下水監(jiān)測網(wǎng)運行項目多年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以看出，北京部分地區(qū)的地下水中已出現(xiàn)硝酸鹽污染，且逐年惡化。世界各國對飲用水中的硝酸鹽氮濃度均制定了標(biāo)準(zhǔn)值，世界衛(wèi)生組織規(guī)定的最高限值為11.3mg/L。我國從2007年7月起實施的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)也將硝酸鹽氮的最高允許濃度從原來的20mg/L降至10mg/L。因此，去除北京地下水中的硝酸鹽使其含量滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，為確保北京地下水的水質(zhì)安全，應(yīng)積極進行硝酸鹽污染修復(fù)的可行性研究。

目前，地下水中硝酸鹽的去除方法主要有離子交換法、反滲透法、化學(xué)反硝化法、生物法等[2-4]。從20世紀(jì)90年代開始，化學(xué)反硝化法受到研究者們的青睞，包括催化還原法和金屬還原法[5-9]。金屬還原法具有操作簡單、反應(yīng)迅速以及對運行管理的要求較低等優(yōu)點。Yong等在1964年就嘗試以鐵粉為還原劑去除飲用水中硝酸鹽氮。近年來，鐵還原法去除水中的硝酸鹽的研究被廣泛關(guān)注[10-16]。范瀟夢等人對零價鐵還原水中硝酸鹽的機理及影響因素進行了探討[17]；郝志偉等人研究了在各種因素下利用零價鐵還原脫除地下水中硝酸鹽的情況[18]；李鐵龍等人進行了納米鐵去除水中硝酸鹽氮的批試驗[19]；黃園英等人利用在實驗室制得的粒徑為20nm-40nm，比表面積為49.16m2/g的納米鐵來考察納米鐵對硝酸鹽還原脫氮動力學(xué)性質(zhì)和影響硝酸鹽脫氮快慢的主要因素[20]。可以看出，大部分研究者的研究方向主要是不同影響因素對于零價鐵去除硝酸鹽氮的影響，其中影響因素包括不同鐵粉投加量、不同鐵炭質(zhì)量比、不同溫度、不同pH值以及不同初始硝酸鹽氮濃度等。

納米鐵粒子在去除硝酸鹽氮的反應(yīng)過程中容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，從而使其活性降低。將納米鐵粒子負載在大比表面積的載體上，可以在一定程度上減輕納米鐵粒子的團聚程度，是實現(xiàn)其重復(fù)利用的有效途徑。在本實驗中，采用水熱晶化法合成具有大比表面積的SBA-15分子篩材料，通過液相還原法將鐵納米粒子均勻地負載在SBA-15分子篩載體上，得到Fe-SBA-15分子篩材料，研究其在硝酸鹽配水和硝酸鹽含量較高的北京地下水水樣中的脫氮性能，并探討了其反應(yīng)機理，為地下水硝酸鹽污染修復(fù)技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 實驗部分

2.1 試劑

正硅酸四乙酯（TEOS，AR，中國醫(yī)藥集團上海化學(xué)試劑公司），P123模板劑（Nonionic triblock copolymer surfactant EO20PO70EO20，AR，Aldrich），濃鹽酸（37%HCl，AR，白銀化學(xué)試劑廠），七水合硫酸亞鐵（AR，國藥集團化學(xué)試劑有限公司），硼氫化鉀（KBH4，上海化學(xué)試劑分裝廠）。

2.2 儀器

水熱晶化釜（內(nèi)襯為聚四氟乙烯，體積為150mL），電熱鼓風(fēng)干燥箱（型號為DHG-9030A），箱式電阻爐（型號為SX2-4-10GP），磁力攪拌器，電動機械攪拌器，離子色譜儀（型號為CIC-200），可見分光光度計（型號為Spectrumlab 722sp）。

2.3 材料的合成

2.3.1 SBA-15介孔分子篩的合成

將2g模板劑P123加入到15mL去離子水和60mL 2mol/L的HCl中，在攪拌下得到澄清溶液，在313K下攪拌24h，然后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼水熱晶化釜中，置于烘箱中，于373K下恒溫靜態(tài)晶化24h。取出水熱晶化釜，冷卻后，過濾，用去離子水充分洗滌，于373K下干燥。最后，將所得固體粉末在823K下焙燒6h脫除模板劑，得到SBA-15介孔分子篩。

2.3.2 Fe-SBA-15介孔分子篩材料的合成

在攪拌條件下，將所合成的SBA-15介孔分子篩分散在一定濃度的硫酸亞鐵水溶液中。然后，在氮氣保護下，將KBH4水溶液逐滴滴入，將二價鐵離子還原為鐵納米粒子并負載在SBA-15介孔分子篩載體上，過濾，用去離子水洗滌三次，干燥，得到Fe-SBA-15介孔分子篩材料。采用該方法，合成三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15，分別為Fe-SBA-15(A)、Fe-SBA-15(B)和Fe-SBA-15(C)，F(xiàn)e負載量分別為10%、20%和30%。

2.4 材料的表征

XRD測試在Rigaku D/Max-2400型X射線衍射儀上進行，使用CuKα(λ=0.15418nm)輻射。N2吸附/脫附等溫線是在Micromeritics ASAP 2010快速比表面/孔結(jié)構(gòu)分析儀上進行，測試前樣品在150℃及1.66×10-4Pa下預(yù)脫附12h。

2.5 脫氮性能評價

2.5.1 硝酸鹽水溶液的配制（硝酸鹽配水水樣）

用分析天平準(zhǔn)確稱量一定量的硝酸鉀，用二次去離子水溶解，用容量瓶定容，配制濃度分別為7.5mg N/L、12.5mg N/L、20mg N/L和30mg N/L（以N計）的硝酸鹽水溶液，用于脫氮反應(yīng)中。

2.5.2 硝酸鹽原水水樣的采集

從北京大興區(qū)采集水樣，編號為1；從北京海淀區(qū)采集水樣，編號為2。將這兩個硝酸鹽原水水樣用于脫氮反應(yīng)中。

2.5.3 脫氮實驗

2.5.3.1 Fe-SBA-15在人工配制的硝酸鹽水樣中的脫氮實驗

脫氮實驗在250mL三口圓底燒瓶中進行，并用水浴控制反應(yīng)溫度為30oC。按100mL水樣中投加0.5g Fe計算，（1）在攪拌條件下，在100mL硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中加入5.00g Fe-SBA-15(A)（Fe的負載量為10%，5.00g Fe-SBA-15(A)負載Fe的質(zhì)量為0.50g），在反應(yīng)過程中通入氮氣，使反應(yīng)體系處于無氧狀態(tài)。在反應(yīng)進行0min、15min、60min、90min和180min后，測定反應(yīng)產(chǎn)物中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度，計算三者的質(zhì)量濃度之和。（2）在100mL硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中加入2.50g Fe-SBA-15(B)（Fe的負載量為20%，2.50g Fe-SBA-15(B)負載Fe的質(zhì)量為0.50g），按上面實驗步驟進行脫氮實驗。（3）在100mL硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中加入1.67g Fe-SBA-15(C)（Fe的負載量為30%，1.67g Fe-SBA-15(C)負載Fe的質(zhì)量為0.50g），按上面實驗步驟進行脫氮實驗。

在攪拌條件下，在100mL硝酸鹽氮濃度分別為7.5mg N/L、12.5mg N/L和30mg N/L的水樣中加入5.00g Fe-SBA-15(A)，按上面的實驗步驟進行脫氮實驗。

脫氮反應(yīng)后，水樣中氨氮的質(zhì)量濃度的測定，采用納氏試劑分光光度法（GB/T5750.5-2006），在紫外可見分光光度計上進行；亞硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度的測定，采用重氮偶合分光光度法（GB/T 5750.5-2006），在紫外可見分光光度計上進行；硝酸鹽氮濃度的測定，在離子色譜儀上進行。

2.5.3.2 Fe-SBA-15在采集的硝酸鹽原水水樣中的脫氮實驗

脫氮實驗在250mL三口圓底燒瓶中進行，并用水浴控制反應(yīng)溫度為30℃。在攪拌條件下，分別在100mL編號為1和2的硝酸鹽原水水樣中加入5.00g Fe-SBA-15(A)，在反應(yīng)過程中通入氮氣，使反應(yīng)體系處于無氧狀態(tài)。在反應(yīng)進行0min、15min、60min、90min和180min后，測定反應(yīng)產(chǎn)物中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度，計算三者的質(zhì)量濃度之和。

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 材料的表征

3.1.1 XRD表征

圖1 SBA-15介孔分子篩的XRD譜圖

XRD是介孔材料結(jié)構(gòu)表征的一種非常有效的手段。圖1是所合成的SBA-15分子篩的小角度XRD譜圖。可以看出，SBA-15在2θ為0.5-20范圍內(nèi)顯示出三個清晰的衍射峰，分別歸屬于Hexagonal晶相的100，110和200面的衍射峰，其中100面衍射峰十分尖銳。這說明，按上述的合成過程可以得到高結(jié)晶度的具有二維六方密堆結(jié)構(gòu)(Hexagonal)的 SBA-15介孔分子篩，屬p6mm空間群。

3.1.2 N2吸/脫附表征

N2吸/脫附是表征介孔材料結(jié)構(gòu)的一種有效的手段。通過上述方法所合成的SBA-15材料的N2吸/脫附曲線（圖省略）屬于IUPAC分類中的第IV種等溫線類型，且有H1型滯后環(huán)，說明其為介孔分子篩[21]。

表1是根據(jù)XRD表征數(shù)據(jù)和N2吸/脫附表征數(shù)據(jù)計算得到的SBA-15介孔分子篩的物性參數(shù)，可以看出，所合成的SBA-15介孔分子篩具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)和較大的比表面積(847.13m2/g)。

3.2 Fe-SBA-15介孔分子篩材料在去除水中硝酸鹽氮反應(yīng)中的脫氮性能研究

3.2.1 Fe-SBA-15在人工配制的硝酸鹽水樣中的脫氮性能

3.2.1.1 不同F(xiàn)e負載量的Fe-SBA-15的脫氮性能

由前面實驗所合成的三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15分子篩材料在100m L硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中的脫氮性能數(shù)據(jù)，如圖2、圖3和圖4所示。

由圖2可以看出，投加Fe負載量為10%的Fe-SBA-15(A)介孔分子篩，在反應(yīng)15min后，水樣中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度分別為10.75mg N/L、0.25mg N/L和5.5mg N/L，三者的質(zhì)量濃度之和為16.5mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為46.2%。在反應(yīng)60min后，三者的質(zhì)量濃度分別為2.75mg N/L、0.075mg N/L和13.0mg N/L，三者的質(zhì)量濃度之和為15.8mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為86.2%。在反應(yīng)90min后，三者的質(zhì)量濃度分別為0.25mg N/L、0mg N/L（低于NO2-的檢出限0.001mg/L）和15.75mg N/L，三者的質(zhì)量濃度之和為16.0mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為98.8%。在反應(yīng)180min后，三者的質(zhì)量濃度分別為0.0mg N/L（低于的檢出限0.1mg/L）、0mg N/L（低于的檢出限0.001mg/L）和18.25mg N/L，三者的質(zhì)量濃度之和為18.25mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為99.9%以上。

由圖3可以看出，投加Fe負載量為20%的Fe-SBA-15(B)介孔分子篩，在反應(yīng)15min后，水樣中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度分別為12.45mg N/L、0.20mg N/ L和4.3mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為37.8%。在反應(yīng)90min后，三者的質(zhì)量濃度分別為0.78mg N/L、0mg N/L（低于NO2-的檢出限下，F(xiàn)e-SBA-15(A)與初始濃度分別為7.5mg N/L、12.5mg N/L、20mg N/L和30mg N/L的硝酸鹽氮人工配水反應(yīng)，最終還原產(chǎn)物中氨氮分別占86.7%、92.0%、91.2%和89.2%，其余部分有可能轉(zhuǎn)化為氮氣。實驗中檢測到溶液的pH值隨反應(yīng)進行而增大，90min后測定各溶液的pH值均在9～10之間。

表1 SBA-15介孔分子篩的物性參數(shù)

圖2 Fe-SBA-15(A)在硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中的脫氮性能

圖3 Fe-SBA-15(B)在硝酸鹽氮濃度為20mg N/L的水樣中的脫氮性能

Fe-SBA-15(A)在不同硝酸鹽氮初始濃度的人工配水中的硝酸鹽氮去除率，如圖7所示。可以看出，對于濃度為7.5、12.5、20和30mg N/L的硝酸鹽人工配水，在反應(yīng)15min后，硝酸鹽氮的去除率分別為67.3%、50.0%、46.3%和43.3%，反應(yīng)在180m in之內(nèi)，其去除率均可達到100%，這表明，在實驗條件下，F(xiàn)e-SBA-15(A)介孔分子篩是過量的。隨著硝酸鹽氮初始濃度的升高，相同時間內(nèi)的去除率降低；隨著反應(yīng)時間的增加，相應(yīng)的硝酸鹽氮去除速率均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。這可能是由于硝酸鹽氮的去除反應(yīng)會伴隨著鐵的氧化物和氫氧化物的生成，造成Fe-SBA-15(A)介孔分子篩上的鐵納米粒子的表面鈍化，介孔分子篩上的鐵納米粒子在反應(yīng)過程中也可能會發(fā)生團聚，使其反應(yīng)活性降低。

3.2.2 反應(yīng)機理分析

Fe-SBA-15分子篩材料在氮氣保護下與硝酸鹽氮反應(yīng)，最終還原產(chǎn)物中氨氮約占90%（以反應(yīng)后的氨氮除以反應(yīng)前的總氮計算），而且反應(yīng)過程中都出現(xiàn)了硝酸鹽氮濃度隨時間單調(diào)減少，氨氮濃度隨時間單調(diào)升高，而亞硝酸鹽氮的濃度是先增大再減小，在反應(yīng)過程中出現(xiàn)極大值的現(xiàn)象（見圖6中的a、b、c和d），符合A→B→C反應(yīng)模式，由此我們認為Fe-SBA-15分子篩材料與硝酸鹽氮在中性環(huán)境下反應(yīng)的可能路徑為：NO3-→NO2-→NH4+。

此外，反應(yīng)過程中出現(xiàn)了總氮(硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮之和)在某段反應(yīng)時間內(nèi)有一定的減少，最后又有所增加的現(xiàn)象。因此，我們認為Fe-SBA-15分子篩與硝酸鹽氮的反應(yīng)不僅要考慮氧化還原反應(yīng)，還要考慮硝酸鹽氮在鐵納米粒子表面的吸附過程。反應(yīng)一開始，由于Fe-SBA-15分子篩上的納米鐵粒子的量較多，吸附性能較強，因此，硝酸鹽與Fe-SBA-15發(fā)生氧化還原反應(yīng)的同時，也有一部分硝酸鹽被吸附到鐵納米粒子的表面，吸附0.001mg/L）和15.92mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為96.1%。在反應(yīng)180min后，硝酸鹽氮的去除率為99.5%。

圖5 Fe負載量不同的Fe-SBA-15在不同反應(yīng)時間后的硝酸鹽氮去除率的比較

由圖4可以看出，投加Fe負載量為30%的Fe-SBA-15(C)介孔分子篩，在反應(yīng)15min后，水樣中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度分別為14.1mg N/L、0.3mg N/L和2.4mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為29.5%。在反應(yīng)90min后，水樣中三者的質(zhì)量濃度分別為1.03mg N/L、0mg N/L（低于NO2-的檢出限0.001mg/L）和15.72mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為94.8%。在反應(yīng)180min后，硝酸鹽氮的去除率為99.0%。

由圖5可以看出，按100mL水樣中投加0.5gFe計算，F(xiàn)e負載量不同的Fe-SBA-15的硝酸鹽氮去除性能不同。在相同的反應(yīng)時間后，脫氮性能為Fe-SBA-15(A)＞Fe-SBA-15(B)＞Fe-SBA-15(C)，其原因可能是Fe納米粒子在Fe-SBA-15介孔分子篩上的負載量越低，其分散度越高，在脫氮反應(yīng)過程中越不容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，其反應(yīng)活性越高，從而導(dǎo)致其脫氮性能越好。

3.2.1.2 負載量為10%的Fe-SBA-15(A)在初始硝酸鹽氮含量不同的人工配水中的脫氮性能

實驗考察了Fe-SBA-15(A)介孔分子篩在硝酸鹽氮初始濃度分別為7.5、12.5、20和30mg N/L的硝酸鹽人工配水中的脫氮性能，結(jié)果如圖6所示。

由上圖可以看出，F(xiàn)e-SBA-15(A)介孔分子篩與不同初始濃度的硝酸鹽人工配水反應(yīng)，表現(xiàn)出相似的反應(yīng)趨勢。對于不同初始濃度的硝酸鹽人工配水，在180min之內(nèi)均可達到完全的去除硝酸鹽的效果，過程中僅檢測到少量的亞硝酸鹽的產(chǎn)生，并隨反應(yīng)的進行轉(zhuǎn)化為氨氮。

根據(jù)文獻報道，Yang GordonCC[22]在pH≤4的條件下使用納米鐵還原硝酸鹽氮的研究中發(fā)現(xiàn)還原最終產(chǎn)物以氨氮為主，可能有部分氮氣生成。本實驗中的總氮平衡數(shù)據(jù)表明，在氮氣保護作用的存在使得NO3-被富集到固相反應(yīng)位上，因而水相中總氮量減少。隨著反應(yīng)的進行，吸附到固相反應(yīng)位上的NO3-與Fe-SBA-15反應(yīng)，逐漸地由中間產(chǎn)物NO2-轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物NH4+，并由固相解析到水相中，使得體系中總氮又有所增大（見圖6的a、b、c和d）。這種機理分析和假設(shè)能夠合理地解釋實驗中存在的現(xiàn)象，也與文獻中Cheng[23]、Huang[24]和Agrawal[25]等提出的Fe與NO3-反應(yīng)的最終產(chǎn)物主要為NH4+的觀點一致。

3.2.3 負載量為10%的Fe-SBA-15(A)在采集的硝酸鹽原水水樣中的脫氮性能

3.2.3.1 北京大興區(qū)硝酸鹽原水水樣

從北京大興區(qū)采集的水樣，編號為1，水質(zhì)分析結(jié)果如表2所示，可以看出，硝酸鹽的含量為72.8mg/L，硝酸鹽氮的含量為16.4mg N/L。

表2 編號為1的硝酸鹽原水水樣的水質(zhì)分析結(jié)果

圖8 Fe-SBA-15(A)在編號為1的硝酸鹽原水水樣中的脫氮性能

由圖8可以看出，F(xiàn)e-SBA-15(A)在編號為1的硝酸鹽原水水樣中表現(xiàn)出較好的硝酸鹽氮去除性能。在反應(yīng)15m in后，水樣中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度分別為8.65mg N/L、0.24mg N/L和5.42mg N/ L，硝酸鹽氮的去除率為47.4%。在反應(yīng)60min后，其去除率為87.6%；在反應(yīng)90min后，其去除率為99.0%，在反應(yīng)過程中僅檢測到少量的亞硝酸鹽的產(chǎn)生，并隨反應(yīng)的進行轉(zhuǎn)化為氨氮；在反應(yīng)180min后，其去除率為99.9%以上。

3.2.3.2 北京海淀區(qū)硝酸鹽原水水樣

從北京海淀區(qū)采集的水樣，編號為2，水質(zhì)分析結(jié)果如表3所示，可以看出，硝酸鹽的含量為97.2mg/L，硝酸鹽氮的含量為21.9mg N/L。

表3 編號為2的硝酸鹽原水水樣的水質(zhì)分析結(jié)果

由圖9可以看出，F(xiàn)e-SBA-15(A)在編號為2的硝酸鹽原水水樣中表現(xiàn)出較好的硝酸鹽氮去除性能。在反應(yīng)15min后，水樣中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的質(zhì)量濃度分別為12.12mg N/ L、0.22mg N/L和5.71mg N/L，硝酸鹽氮的去除率為44.8%。在反應(yīng)60min后，其去除率為84.9%；在反應(yīng)90min后，其去除率為97.0%，；在反應(yīng)180min后，其去除率為99.9%以上。

圖9 Fe-SBA-15(A)在編號為2的硝酸鹽原水水樣中的脫氮性能

4 結(jié)語

4.1 采用水熱晶化法合成了具有大比表面積的SBA-15介孔分子篩材料，通過液相還原法，將鐵納米粒子均勻地負載在SBA-15介孔分子篩載體上，得到了三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15介孔分子篩材料。

4.2 在N2保護條件下，研究了三種Fe負載量不同的Fe-SBA-15介孔分子篩在硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為20mg N/L的硝酸鹽配水水樣中的脫氮性能，發(fā)現(xiàn)Fe負載量為10%的Fe-SBA-15(A)的硝酸鹽氮去除性能最好。

4.3 研究了Fe負載量為10%的Fe-SBA-15(A)介孔分子篩在硝酸鹽氮初始濃度不同的硝酸鹽配水水樣中的脫氮性能，發(fā)現(xiàn)隨著硝酸鹽氮初始濃度的提高，相同時間內(nèi)的去除率降低，隨著反應(yīng)時間的增加，相應(yīng)的硝酸鹽氮去除速率均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。

4.4 初步探討了反應(yīng)機理。硝酸鹽氮的去除反應(yīng)以吸附與氧化還原為主，F(xiàn)e-SBA-15與硝酸鹽氮反應(yīng)的主要產(chǎn)物為氨氮，主要反應(yīng)路徑為NO3-→NO2-→NH4+。

4.5 研究了Fe-SBA-15(A)介孔分子篩在從北京大興區(qū)和海淀區(qū)采集的硝酸鹽原水水樣中的脫氮性能，在反應(yīng)90m in后，硝酸鹽氮的去除率可達到97.0%以上。本實驗研究可為北京地下水硝酸鹽污染修復(fù)技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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表1 新建建設(shè)投資費用表

6 運行效果

該工程建成以來，處理效果一直很穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好。2015年5月當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測部門對該廠出水水質(zhì)進行了采樣監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表2。

注：除pH外，其他各項目單位均為mg/L

以某糧油有限公司污水處理站改造工程為例，介紹了酸析-隔油-氣浮-A/O-BAF工藝處理油脂廢水的效果，工程規(guī)模600m3/d，工程處理效果穩(wěn)定，各項出水指標(biāo)均穩(wěn)定達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中新建企業(yè)水污染物排放限值二級標(biāo)準(zhǔn)。

7 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

綜合上述情況可得：處理能力：600m3/d，（設(shè)計流量：q=25m3/h），總有效裝機容量：42.45kW；單位電耗：1.135kW·h/m3；新建建設(shè)總投資：139.89萬元運行費1.198元/m3水，其計算過程見表3。

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作者簡介

李德勝（1976—），男，漢族，安徽郎溪縣人，本科，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程等環(huán)境保護類工作。

表2 廢水水質(zhì)檢測結(jié)果

表3 運行費組成一覽表

王奐玲（1980—），女，內(nèi)蒙古人，博士，高級工程師，主要從事水資源保護方面的研究工作。