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利用直接还原工艺制备了用于去除水体硝酸盐的球形海绵铁,通过静态实验对木炭、H2还原海绵铁去除硝酸盐的效率及其去除机理进行了研究。有氧条件下,溶液初始pH<3,固液比为1:10时,木炭还原海绵铁对水中硝酸盐的去除率最高;硝酸盐浓度低于10mgN/L时,硝酸盐去除率随硝酸盐浓度的提高而增加,但残余量始终保持在0.5mgN/L左右;硝酸盐浓度高于10mgN/L时,硝酸盐去除率随硝酸盐浓度的增加而显著降低;木炭还原海绵铁去除硝酸盐的反应遵循一级反应动力学,反应级数为0.827~1.310,表观反应速率常数为0.122~0.247h-1。氢气还原海绵铁符合一级反应动力学,反应级数为0.959~0.993,温度高于T2时还原速率较高;在T1~T5温度下,氢气还原海绵铁比木炭还原海绵铁去除硝酸盐的能力更强;溶液初始pH值对氢气还原海绵铁去除硝酸盐效率的影响不是很大,无论溶液初始pH值高低,加入氢气还原海绵铁4h后溶液pH值都达到了11以上,5mgN/L和50mgN/L硝酸盐的去除率分别达到89.60%和78.07%;氢还原球形海绵铁去除硝酸盐遵循一级或准一级反应动力学。Fe/N比(摩尔比)高于80时即可将硝酸盐快速去除,但硝酸盐的残留量始终保持在0.4mgN/L以上;氢还原海绵铁去除硝酸为一级动力学反应,反应级数为0.970~1.378,表观反应速率常数为0.314~0.536h-1,硝酸盐浓度越高,氢还原海绵铁的去除速率越大;硝酸盐还原产物主要为氨氮,离子态氨氮超过饱和溶解度后将以分子态氨气逸出;随着电化学反应的进行,溶液中Fe2+离子浓度先增加后降低。首次通过木炭和氢气直接还原制备了用于去除水中硝酸盐的新型零价铁材料,并对水体硝酸盐去除过程进行了机理研究,为零价铁材料的研制和应用开辟新的方向,具有重要的现实意义和学术价值。