吡啶基树脂负载feni双金属纳米颗粒同步去除水中no-po-的机理研究

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1、吡啶基树脂负载Fe/Ni双金属纳米颗粒同步去除水中NO3-/PO43-的机理研究SynthesisofFe/Nibimetallicnanoparticlessupportedonpyridyl-containedchelatingresintoremoveNO3-/PO43-fromsecondaryeffluent摘要：针对污水经生化处理出水排放的硝酸盐/磷酸盐给自然水体带来的水体富营养化问题，运用硼氢化钠还原方法，以高分子吡啶基螯合树脂DOW3N(DOWEX™M4195)为载体，制备Fe/Ni双金

2、属纳米颗粒的复合材料，用于还原水中NO3-，并通过化学吸附作用同步去除水中PO43-。通过调节Fe负载量和Fe/Ni双金属比例，优化吡啶基树脂负载Fe/Ni双金属纳米颗粒复合材料的制备方法，提高材料对硝酸盐的还原活性和对磷酸盐的吸附活性。揭示Fe/Ni双金属纳米颗粒复合材料还原硝酸盐及同步吸附磷酸盐的化学过程和机理，并考察水中共存离子及有机物对材料性能的影响。关键词：螯合树脂，Fe/Ni双金属纳米颗粒，硝酸盐，磷酸盐，同步去除Abstract:Theproblemofeutrophicationisma

3、inlyduetotheemissionsofnitrateandphosphateofthesecondaryeffluentfrommunicipalwastewatertreatmentplant.Inthisstudy,DOW3N(DOWEX™M4195),whichiscomposedofapolystyrenecross-linkedwithdivinylbenzenebackboneandbis(2-pyridylmethyl)aminefunctionalgroups,waschosen

4、asasupportingmaterialforFe/NibimetallicnanoparticlescompositeusingNaBH4reductionmethod(DOW3N-Fe/Ni).DOW3N-Fe/Nicouldreducenitrateandadsorbphosphateinthesolutionsimultaneously.Toenhancethereductionactivityofnitrateandadsorptionactivityofphosphate,wetrytoo

5、ptimizethepreparationmethodsofFe/NibimetallicnanoparticlesthroughadjustingtheloadingofFeandtheratioofFe/Nibimetallicnanoparticles.Thechemicalprocessesandmechanismsofthereductionofnitrateandadsorptionofphosphateareinvestigatedandtheeffectofcoexistingionsa

6、ndorganiccompoundsinthesolutionisalsodiscussed.Keywords:chelatingresin,Fe/Nibimetallicnanoparticles,nitrate,phosphate,removesimultaneously（一）立项依据和研究内容1、项目的立项依据氮、磷污染是造成水体富营养化的主要原因。继2007年太湖蓝藻事件以来，人们越来越关注氮、磷排放对水体造成的污染。严格控制城市污水和工业废水排放中氮、磷浓度是缓解自然水体氮、磷污染的主要手段[

7、1,2]。国内城市污水普遍采用二级生化法处理，其对COD、BOD5、SS的去除率较高,但由于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐等问题，使得现行被广泛应用的生物脱氮除磷工艺系统对N、P去除效果不佳，出水氮、磷等指标难以稳定达标[3-5]。针对污水处理厂二级生化处理出水中的硝酸盐和磷酸盐，开展深度处理特别是同步去除技术研究是势在必行。纳米零价铁具有较高的还原活性，已经广泛应用于各种环境问题[6-8]。零价铁纳米颗粒的比表面积是影响还原硝酸盐反应产物种类的主要因素[7,9]。纳米零价铁能将硝酸根部分还原为氨氮，

8、而微米零价铁将硝酸根全部还原为氨氮[10]。WeiWang等[11]用高比表面积纳米零价铁（80nm，54.25m2/g）还原硝酸根，结果表明硝酸根是先还原为亚硝酸根，然后还原为氨氮。Choe等[9]在无氧条件下用纳米铁还原硝酸盐，在还原过程中并不需要对pH进行控制，在30min内可以将硝酸盐全部还原为氮气，但其论文中并没有给出总氮平衡。Liou等[12]合成了不同粒径的纳米零价铁，研究发现铁的初始浓度越低，所得零价铁的粒径越小，对硝酸盐的