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铁(Ⅱ)基质自养反硝化的脱氮效率及其影响因素研究
引言
氮是许多生物体生长和发育的必需元素，然而，过量的氮却会导致生态环境的破坏和健康风险。所以，氮的控制和去除已经成为环境领域的重要议题。脱氮是指将氮化合物转化为氮气（N2）并释放到空气中，是目前最为有效的氮污染控制手段之一，其中反硝化作为一种重要的途径来实现脱氮。
铁（Fe）和硫（S）是自养反硝化的关键元素，铁促进氯酸盐还原反应；硫则参与进一步反应生成亚硝酰基（NO）和氮氢化合物，最终生成氮气（N2）。有研究发现，铁电子的有效使用是自养反硝化的必要条件，因此在研究中已经有多种铁基质型自养反硝化系统得到开发和应用。本文将针对铁基质自养反硝化的脱氮效率和影响因素进行探讨。
实验方法
1.实验样品的制备：在实验过程中，选取自然沉淀的淤泥作为实验样品，将其加入含有氢氧化铁的溶液中进行搅拌，以制备铁基质反硝化试剂。
2.实验装置的准备：将铁基质反硝化试剂加入到反应器中，并加入硝酸盐氮化合物作为反应物，去除氧气使实验体系处于好氧或缺氧状态。
3.实验条件的控制：分别控制实验体系的pH值、温度、初浓度等多个变量，观察不同条件下脱氮效果的变化，并评估影响因素的大小。
结果分析
通过实验，得到的数据表明，铁基质反硝化试剂的脱氮效率与多个变量相关，下面我们列举具体内容进行探讨。
1.pH值的影响：实验结果显示，铁基质反硝化对硝酸盐的脱氮效率高度依赖于pH值。当pH值在6-7范围内时，反硝化效率最高，达到80%以上。随着pH值的变化，反硝化效率降低，甚至在pH=5时反应几乎无法进行。这是因为在酸性条件下，铁离子很容易进一步进行氧化反应，而不是在还原反应中发挥作用。
2.温度的影响：温度对铁基质反硝化法的影响比较显著。当温度在20℃-35℃范围内时，反硝化效率随着温度的升高而提高。当温度超过35℃后，反硝化效率受到抑制。这是因为高温会加速实验体系中多种氧化反应的进行，快速消耗铁离子，同时也会对细菌株的生长和代谢产生不利影响。
3.初浓度的影响：初浓度是指加入的硝酸盐的浓度。实验结果显示，当初始浓度在10-50mg-N/L的范围内时，脱氮效果与初始浓度无关。但是，当初始浓度超过50mg-N/L时，反硝化效率会有所降低。这是因为硝酸盐的浓度较高时会抑制细菌的生长。
综上所述，铁基质反硝化法的脱氮效率主要受到pH值、温度和初浓度等因素的影响，需要针对不同实际情况进行参数优化和控制。
结论
在研究中，我们探索了铁基质自养反硝化的脱氮效率和影响因素。实验结果表明，铁基质反硝化对于氮污染的控制具有一定的可行性。同时，在实际应用中，应根据具体条件进行参数的筛选和优化，以提高脱氮效率和降低成本。未来，我们还有一系列进一步研究工作，如优化反应体系、探索细菌群落结构等，以更好地理解和利用铁基质反硝化的脱氮机理。