过渡金属离子活化地下水厂泥饼除氨效能及机理

来源：环境工程技术学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：刘晓丹, 殷芳青, 程亚, 黄廷林, 熊子康, 文刚, 丁正华

摘要：因地下水厂泥饼含锰氧化物能够回收作为催化氧化去除水中氨的潜力材料，而过渡金属元素能使锰氧化物提高催化活性，故本研究在此基础上探究了5种过渡金属离子（Mn2+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Ni2+）对泥饼催化氧化除氨活性形成（活化）的影响，并将活化效果最佳的泥饼负载石英砂滤料，考察其实际运行效果。结果表明：同时投加2种不同的过渡金属离子及单独投加Cu2+、Co2+、Ni2+时会抑制泥饼形成除氨活性，而单独投加Mn2+或Fe2+时会促进其形成良好除氨活性。其中每克泥饼投加0.5 mg Fe2+能够使泥饼形成最好活性，在该条件下泥饼催化氧化除氨的能力提高近30%，氨去除速率可达0.234 mg/(g·h)。将该活化条件下泥饼负载滤料后，可使滤柱启动时间缩短近10 d，连续运行13 d后氨去除率稳定达到96.7%，且滤料在实际地下水和地表水环境下均适用。通过表征分析，泥饼经过Fe2+活化后生成更多以Fe2O3和FeOOH形态为主的铁物相，其中FeOOH中的氧原子活性位点活跃，利于与反应体系中的氨反应；Mn(Ⅲ)、金属—O及金属—OH的含量上升，增强了泥饼催化氧化活性。活化后泥饼及其反应后溶液中均不含有致病微生物，重金属元素未超标，将其负载滤料应用后出水水质良好。该技术为高效利用废物资源及提高水厂除氨效率提供新思路，具备实际应用价值。

关键词：地下水厂泥饼, 过渡金属离子, 催化氧化, 氨, 锰氧化物