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Nitrate Reduction of the Siilinjärvi/Finland Mine Water with Zero-valent Iron and Iron Waste as Alternative Iron Sources
Mine Water and the Environment ( IF 2.8 ) Pub Date : 2020-02-24 , DOI: 10.1007/s10230-020-00668-9
Daniela V. Lopes , Mika Sillanpää , Christian Wolkersdorfer

Nitrate reduction was optimized in water from the Siilinjärvi/Finland mine site with iron powder and iron nanoparticles. Iron waste from a mold machining industry was then tested as a potential alternative. Complete reduction of nitrate from the mine water was achieved with the iron powder and nanoparticles at pH 2. The iron waste, though less efficient, still achieved 53% nitrate reduction. Examination of the surface of the iron powder and waste by SEM–EDS showed iron corrosion: crystals of iron oxides grew on the iron surface as the pH increased during NO 3 − reduction, until about pH 5. The major by-product of the NO 3 − reduction of mine water was NH 4 + , with low NO 2 − concentrations (< 7%). Although iron powder and nanoparticles were more reactive, the iron waste results are promising. Despite its low BET surface area, the use of iron waste to treat high volumes of mine water would appear to have economical and sustainable advantages. More efficient NO 3 − reduction could possibly be attained with iron waste of higher BET surface area and/or by combining it with other chemical treatments. Reduktion von Nitrat in Wasser aus dem Bergbau Siilinjärvi wurde mittels Eisenpulver und Eisen-Nanopartikeln optimiert. Dabei wurde bei pH 2 eine vollständige Reduktion erreicht. Danach wurde Eisenabfall eines Formenherstellers als mögliche Alternative eingesetzt. Obwohl der Eisenabfall weniger effizient war, bewirkte er 53% Nitratreduktion. Die Untersuchung der Oberfläche von Eisenpulver und Abfall mittels SEM–EDS zeigte Korrosion: Eisenoxidkristalle wuchsen auf der Eisenoberfläche während der NO 3 − Reduktion bis ca. pH 5. Das wichtigste Nebenprodukt der NO 3 − Reduktion in Bergbauwasser war NH 4 + , bei niedrigen NO 2 − Konzentrationen (< 7%). Trotz der niedrigen BET Oberflächenwerte schien die Nutzung von Eisenabfall für die Behandlung großer Wasservolumina wirtschaftlich und nachhaltig vorteilhaft. Effizientere NO 3 − Reduktion könnte möglicherweise durch den Einsatz von Abfall mit höheren BET Oberflächenwerten oder durch Kombination mit anderen chemischen Verfahren erreicht werden. Die Nitratreduktion im Grubenwasser aus dem Bergwerk Siilinjärvi/Finnland wurde mit Eisenpulver und Eisen-Nanopartikeln optimiert. Alternativ wurden Eisenabfälle aus der Formenbauindustrie als potenzielle Alternative getestet. Bei pH 2 wurde die vollständige Reduzierung des Nitrats aus dem Grubenwasser mit dem Eisenpulver und den Nanopartikeln erreicht. Der Eisenabfall war zwar weniger effizient, erreichte aber immer noch eine Nitratreduzierung von 53%. Wie die Untersuchung der Oberfläche des Eisenpulvers und des Eisenabfalls mit dem REM-EDS zeigte korrodiert das Eisen: Kristalle von Eisenoxiden wuchsen auf der Eisenoberfläche, als der pH-Wert während der NO 3 − -Reduktion bis etwa pH 5 anstieg. Das wichtigste Nebenprodukt der NO 3 − -Reduktion des Grubenwassers war NH4+ mit niedrigen NO 2 − -Konzentrationen (< 7%). Obwohl Eisenpulver und Nanopartikel reaktiver waren, sind die Ergebnisse des Eisenabfalls vielversprechend. Trotz der geringen BET-Oberfläche scheint die Verwendung von Eisenabfällen zur Behandlung großer Mengen von Grubenwasser wirtschaftliche und nachhaltige Vorteile zu haben. Eine effizientere NO 3 − -Reduktion könnte möglicherweise mit Eisenabfällen mit einer höheren BET-Oberfläche und/oder durch die Kombination mit anderen chemischen Behandlungen erreicht werden. Siilinjärvi矿(芬兰)用铁粉和纳米铁优化了硝酸盐还原过程。尝试用模具加工行业的铁废料作为一种潜在反应替代物。在pH 2条件下,铁粉和纳米铁完全还原了矿井水中硝酸盐。虽然铁废料效率稍差,但仍可还原53%硝酸盐。利用SEM–EDS检测了铁粉和铁废料表面,揭示了铁的腐蚀过程:随NO 3 − 还原和pH增加,铁氧化物在铁表面结晶生长,反应持续到pH值为5左右。矿井水中NO 3 − 还原的主要副产品为NH 4 + 和低浓度NO 2 − (< 7%)。虽然铁粉和纳米铁反应强烈,但铁废料也是有潜力的处理方法。虽然比表面积(BET)较低,但用铁废料处理大量矿井水更具有经济和可持续优势。如果将具有高比表面积(BET)的铁废料和/或与其它化学处理方法相结合,有望获取更高效的NO 3 − 还原效率。

中文翻译:

用零价铁和铁废料作为替代铁源对 Siilinjärvi/芬兰矿井水进行硝酸盐还原

使用铁粉和铁纳米颗粒在来自 Siilinjärvi/芬兰矿场的水中优化硝酸盐还原。然后测试来自模具加工行业的铁废料作为潜在的替代品。使用 pH 值为 2 的铁粉和纳米颗粒可以完全还原矿井水中的硝酸盐。虽然铁废料的效率较低,但仍可实现 53% 的硝酸盐还原。通过 SEM-EDS 对铁粉和废物表面的检查表明铁腐蚀:随着 NO 3 - 还原过程中 pH 值的增加,铁氧化物晶体在铁表面生长,直到 pH 值约为 5。NO 的主要副产物3 - 矿井水的还原是NH 4 + ,具有低NO 2 - 浓度(< 7%)。尽管铁粉和纳米粒子的反应性更强,但铁废料的结果是有希望的。尽管其 BET 表面积较低,使用铁废料处理大量矿井水似乎具有经济和可持续的优势。使用具有更高 BET 表面积的铁废料和/或通过将其与其他化学处理相结合,可以实现更有效的 NO 3 - 还原。还原 von Nitrat in Wasser aus dem Bergbau Siilinjärvi wurde mittels Eisenpulver 和 Eisen-Nanopartikeln optimiert。Dabei wurde bei pH 2 eine vollständige Reduktion erreicht。Danach wurde Eisenabfall eines Formenherstellers als mögliche Alternative eingesetzt。Obwohl der Eisenabfall weniger effizient war, bewirkte er 53% Nitratreduktion。Die Untersuchung der Oberfläche von Eisenpulver und Abfall mittels SEM–EDS zeigte Korrosion: Eisenoxidkristalle wuchsen auf der Eisenoberfläche während der NO 3 - Reduktion bis ca. 酸碱度 5。Das wichtigste Nebenprodukt der NO 3 - Reduktion in Bergbauwasser war NH 4 + , bei niedrigen NO 2 - Konzentrationen (< 7%)。Trotz der niedrigen BET Oberflächenwerte schien die Nutzung von Eisenabfall für die Behandlung großer Wasservolumina wirtschaftlich und nachhaltig vorteilhaft。Effizientere NO 3 - Reduktion könnte möglicherweiise durch den Einsatz von Abfall mit höheren BET Oberflächenwerten oder durch Kombination mit anderen chemischen Verfahren erreicht werden。Die Nitratreduktion im Grubenwasser aus dem Bergwerk Siilinjärvi/Finnland wurde mit Eisenpulver 和 Eisen-Nanopartikeln optimiert。Alternativ wurden Eisenabfälle aus der Formenbauindustrie als potenzielle Alternative getestet。Bei pH 2 wurde die vollständige Reduzierung des Nitrats aus dem Grubenwasser mit dem Eisenpulver und den Nanopartikeln erreicht。Der Eisenabfall war zwar weniger effizient, erreichte aber immer noch eine Nitratreduzierung von 53%。Wie die Untersuchung der Oberfläche des Eisenpulvers und des Eisenabfalls mit dem REM-EDS zeigte korrodiert das Eisen: Kristalle von Eisenoxiden wuchsen auf der Eisenoberfläche, als der pH-Wert während an pH-Wert während et. Das wichtigste Nebenprodukt der NO 3 - -Reduktion des Grubenwassers war NH4+ mit niedrigen NO 2 - -Konzentrationen (< 7%)。Obwohl Eisenpulver 和 Nanopartikel reaktiverwaren, sind die Ergebnisse des Eisenabfalls vielversprechend。Trotz der geringen BET-Oberfläche scheint die Verwendung von Eisenabfällen zur Behandlung großer Mengen von Grubenwasser wirtschaftliche und nachhaltige Vorteile zu haben。Eine effizientere NO 3 - -Reduktion könnte möglicherweise mit Eisenabfällen mit einer höheren BET-Oberfläche und/oder durch die Kombination mit anderen chemischen Behandlungen erreicht werden。Siilinjärvi矿(芬兰)用铁粉和纳米铁优化了硝酸盐还原过程。试用模具加工行业的铁粉作为一种潜在反应替代物。在pH 2条件下,铁粉和纳米铁完全还原了矿井水中利用SEM-EDS了检测粉和铁表面,探铁了铁的腐蚀过程:随NO 3 −还原和pH增加,氧化盐。矿井水中NO 3 − 还原的主要副产品为NH 4 +和低浓度NO 2 − (< 7%),虽然铁粉和纳米铁反应强烈,但铁底也有可能的处理方法。虽然比(BET)低,但用铁能力处理矿井水拥有经济和可持续的优势。将具有高比(BET)的铁能力和/或与其它化学处理方法相结合,获取更高效的NO 3 − 还原效率。
更新日期:2020-02-24
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