Page 78 - 《精细化工》2022年第10期

·2012· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

表 3 ZVI 复合材料对硝酸盐的去除效果
Table 3 Removal effect of supported ZVI composites on nitrate
NO 3质量 材料用 铁/其他材料 参考
–
ZVI 复合材料 初始 pH 时间/h 去除率/% 还原产物
浓度/(mg/L) 量/(g/L) 质量比 文献
+
纳米零价铁/生物炭(nZVI/BC) 30 4.0 1∶2 5.74 — 97 39.5% NH 4 [39]
60.1% N 2
纳米零价铁/
— 4.0 约 1∶4.9 ＜6.5 0.33 100 — [65]
金字塔型结构硅(nZVI/PSi)
纳米零价铁/ +
20 2.0 — — — 83.8 72.1% NH 4 [66]
凹凸棒(nZVI/attapulgite)
酸性矿基改性纳米零价铁 50 3.0 1∶1 4.02 2 96 — [67]
(AMD-based nZVI)
纳米铁掺杂氮(FeN)颗粒 100 3.0 — — 24 90 91% N 2 [68]
沸石负载的纳米零价铁/ 约 83.3% N 2
20 0.5 Fe 质量分数 12.8% 3.0 6 90 [69]
钯(Fe-Pd/Z) 11.6% NH 4 +
Fe 质量分数 42.8%
+
生物炭负载的纳米零价铁/ 98% NH 4
20 4.0 Ni 质量分数 5.89% — 1 99.68 [70]
镍(Fe-Ni/BC) 0.3% NO 2 –
C 质量分数 40.8%
NaY 沸石负载的纳米零价铁/ Fe 质量分数 30% 85% N 2
100 6.0 5.7 6 100 + [30]
铜(Fe-Cu/NaY zeolite) Cu 质量分数 12% 15% NH 4
NaY 沸石负载的纳米零价铁 100 6.0 1∶2 5.7 6 100 80% N 2 [30]
+
(nZVI/NaY zeolite) 20% NH 4
螯合树脂（D407）负载的纳米 89.7% N 2
50 2.5 Cu∶Fe=1∶2 3 2 99.9 [6]
零价铁/铜(Fe-Cu/D407) 10.3% NH 4 +
注：“—”代表文献未提及；还原产物中的百分数均为氮的质量分数。

图 4 ZVI 与微生物相互作用机理
Fig. 4 Mechanism of interaction between ZVI and microorganisms

ZVI 耦合微生物技术存在的主要问题是长期运 中的氮元素转化为气态氮后去除，这在一定程度上
行后，会由于铁结壳破坏微生物细胞膜结构，反应 造成了生物可利用氮的损失 [78] 。硝酸盐/亚硝酸盐到
+
产生的铁氧化物沉淀在细胞表面阻碍营养物质的运 NH 4 的转化则是对废水中氮有效回收的关键步骤，
输，导致微生物活性降低，并造成反应器脱氮性能 之后可通过鸟粪石沉淀回收、膜法、过滤、吸附汽
+
恶化 [71] 。因此，防止铁结壳的形成或使其形成后迅 提、生物电化学回收等技术对废水中 NH 4 进行高效
速剥离是保证反应器长期有效运行的有效手段。 回收 [79] 。从这个角度来看，ZVI 还原硝酸盐与 NH 4 +
+
NH 4 是 ZVI 还原硝酸盐的主要产物，可能会对 回收工艺结合不失为一种有效的无机氮回收手段。
人体健康和生态环境构成威胁。这本是 ZVI 应用于 此外，ZVI 还被广泛应用于人工湿地 [80] 和可渗
透反应屏障（PRB） [81] 中进行脱氮，取得了良好的
实际脱氮中让人困扰的地方，但需要注意的是，部
+
分学者追求硝酸盐/亚硝酸盐到 NH 4 的高转化率。例 处理效果，合理的利用方式有利于充分发挥 ZVI 的
如，SU 等 [76] 利用 ZVI 来促进脱硫弧菌异化硝酸盐/ 反硝化性能。
+
–
亚硝酸盐还原成铵，24 h 内，NO 3 到 NH 4 的转化率 4 结束语与展望
能超过 90%。工业氮肥生产会造成巨大的能源消耗
和 CO 2 排放 [77] ，而目前主流的脱氮工艺专注于将水 ZVI 还原硝酸盐具有成本低廉，简便高效的特