地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題。水體除NO₃^-主要有電化學(xué)法、催化還原法等。
（1）電化學(xué)去除弱酸性水體中NO₃^-的反應(yīng)原理如圖1所示：
①正極的電極反應(yīng)式是

NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O

NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O

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②取兩份完全相同的含NO₃^-廢液A和B，調(diào)節(jié)廢液A、B的pH分別為2.5和4.5，向廢液A、B中加入足量鐵粉，經(jīng)相同時(shí)間充分反應(yīng)后，廢液A、B均接近中性。廢液A、B中鐵的最終物質(zhì)形態(tài)分別如圖2所示。溶液的初始pH對(duì)鐵的氧化產(chǎn)物有影響，具體影響為

酸性較強(qiáng)時(shí)鐵的氧化產(chǎn)物主要為Fe₃O₄，酸性較弱時(shí)鐵的氧化產(chǎn)物主要為FeOOH

酸性較強(qiáng)時(shí)鐵的氧化產(chǎn)物主要為Fe₃O₄，酸性較弱時(shí)鐵的氧化產(chǎn)物主要為FeOOH

。pH=4.5，NO₃^-的去除率低的原因是

pH越高，F(xiàn)e³⁺越易水解生成FeOOH，F(xiàn)eOOH不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移

pH越高，F(xiàn)e³⁺越易水解生成FeOOH，F(xiàn)eOOH不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移

。

初始pH	pH=2.5	pH=4.5
NO3-去除率	接近100%	＜50%
24小時(shí)pH	接近中性	接近中性
鐵的最終物質(zhì)形態(tài)

（2）納米Fe-Ni去除廢液中的NO₃^-（Ni不參與反應(yīng)）。
①在酸性條件下，F(xiàn)e與NO₃^-反應(yīng)生成Fe²⁺和NH₄⁺，則反應(yīng)的離子方程式為

4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O

4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O

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②初始pH=2.0的廢液，加入一定量的納米Fe-Ni,反應(yīng)一段時(shí)間后，廢液中出現(xiàn)大量白色絮狀沉淀物，過(guò)濾后白色沉淀物在空氣中逐漸變成紅褐色。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是

Fe²⁺在水中發(fā)生水解，F(xiàn)e²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，隨著反應(yīng)進(jìn)行，c（H⁺）減小，平衡右移，產(chǎn)生Fe（OH）₂沉淀，F(xiàn)e（OH）₂在空氣中發(fā)生反應(yīng)4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，轉(zhuǎn)變成紅褐色的Fe（OH）₃

Fe²⁺在水中發(fā)生水解，F(xiàn)e²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，隨著反應(yīng)進(jìn)行，c（H⁺）減小，平衡右移，產(chǎn)生Fe（OH）₂沉淀，F(xiàn)e（OH）₂在空氣中發(fā)生反應(yīng)4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，轉(zhuǎn)變成紅褐色的Fe（OH）₃

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（3）在金屬Pt、Cu和（銥）的催化作用下，H₂可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的NO₃^-，其工作原理如圖2所示。H₂在金屬Pt和Cu的催化作用下將NO₃^-轉(zhuǎn)化為液體中N₂O得過(guò)程可描述為

在液體中，H₂在鉑表面失去電子變成H⁺，電子進(jìn)入導(dǎo)電基體中進(jìn)行傳導(dǎo)，NO₃^-在銅表面獲得電子轉(zhuǎn)化為NO，NO在鉑表面得到電子轉(zhuǎn)化為N₂O

在液體中，H₂在鉑表面失去電子變成H⁺，電子進(jìn)入導(dǎo)電基體中進(jìn)行傳導(dǎo)，NO₃^-在銅表面獲得電子轉(zhuǎn)化為NO，NO在鉑表面得到電子轉(zhuǎn)化為N₂O

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