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近年来,水中硝酸盐及磷酸盐的污染日益严重,水体富营养化现象时有发生,对生态环境和人类健康造成了严重的威胁,因此,硝酸盐及磷酸盐的污染已成为亟待解决的环境污染问题之一。铁在自然界中分布广泛,位居地壳含量第四。铁基材料,比如零价铁(ZVI)、六方纤铁矿(δ-FeOOH)等,由于其对污染物有着良好亲和力、价廉易得、便于回收等特性,一直备受人们关注。本论文的研究内容主要包括了以下两部分:一,研究了通过芬顿反应强化零价铁去除水中硝酸盐的效果及其影响因素;二,研究了六方纤铁矿(δ-FeOOH)与亚铁离子(Fe(II))协同去除水中磷酸盐的效果及其影响因素。同时采用了比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对去除硝酸盐和磷酸盐的机理进行了探究。最后,本论文得出的主要结论如下:(1)芬顿反应可以很好地强化零价铁去除硝酸盐的效果,在ZVI、Fe(II)、H2O2三者投加量分别为89.3、4.0以及10.0 mmol/L时,该体系在反应6小时后对三个不同初始浓度的硝酸盐(0.7、0.9、1.2 mmol/L)的去除效率均超过了99.0%;硝酸盐作为电子受体,在H+的参与下,通过接受来自铁氧化产生的电子后首先被还原为亚硝酸盐,最后再被还原为氨氮或者氮气。(2)芬顿反应产生的羟基自由基具有极强的氧化性,极大程度地加剧了铁表面的腐蚀进程,使得零价铁表面被氧化。此外,芬顿反应生成大量的三价铁离子,以及反应中过量的过氧化氢,两者也同样会与零价铁接触并发生反应,这也会对零价铁表面的腐蚀有一定的影响。零价铁表面被腐蚀过后,其表面会形成以四氧化三铁为主要成分的氧化层。(3)合成的δ-FeOOH是一种介孔的纳米材料,平均孔径9.5 nm,BET比表面积高达171.5 m2/g,零点电位为7.9,其表面含有大量羟基基团,有利于对磷酸盐的吸附。(4)δ-FeOOH与Fe(II)协同去除磷酸盐的效果要比它们单独去除磷酸盐的效果要好得多;当初始pH为3.0,δ-FeOOH投加量为2.0 g/L,Fe(II)投加量为0.5 mmol/L时,δ-FeOOH/Fe(II)体系对磷酸盐的去除率在反应2小时后达到了94.1%(初始磷浓度为40.0 mg/L);反应过程符合准二级动力学以及Freundlich等温吸附模型,且该过程是自发、吸热以及熵增的。(5)δ-FeOOH与Fe(II)协同除磷的机理主要包括两方面:一方面,δ-FeOOH带正电的表面会与带负电的磷酸根离子之间产生静电吸引力,使得磷酸根离子被吸引到δ-FeOOH的表面,随后通过一系列的配体交换与络合反应,δ-FeOOH表面的羟基基团会被磷酸根离子所取代,从而磷酸盐被牢牢地固定在了δ-FeOOH的表面;另一方面,在δ-FeOOH存在的情况下,溶液中的Fe(II)会迅速的被氧化并生成大量的Fe(III),原位生成的Fe(III)与溶液中的磷酸根离子结合形成沉淀。