[實用新型]一種催化還原法去除硝酸鹽裝置

無效

• 申請號: 200920207440.9
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN201567256U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 汪昆平;郭勁松;蔣紹階;王濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/70;C02F1/58
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 梁展湖;張先蕓

技術領域

本實用新型涉及水處理工藝設備技術領域，具體地說是涉及一種利用電解單元與催化還原單元去除地下水中硝酸鹽的裝置。

背景技術

近年來，隨著工農業生產的發展，尤其是合成化工、石油化工、農藥及殺蟲劑等工業的迅速發展，以及工業廢水和城市污水的大量排放，越來越多的硝酸鹽污染物進入地下水體。作為城市水源的湖泊、河流和水庫，其水源污染現象日益嚴重，水中硝酸鹽導致的飲用水安全問題已經成為威脅人類健康的主要因素之一。硝酸鹽對哺乳動物有機體是有害的，在體內硝酸鹽被轉化為銨，其過程的一個中間步驟是硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽。亞硝酸鹽可能引起嬰兒先天性心臟缺陷綜合癥，也是致癌性胺類化合物的前體物。因此，去除水體中硝酸鹽的技術已成為本領域技術人員研究的重要課題。

目前，去除水中硝酸鹽的方法主要有：物理法、生物脫氮法和化學還原法。物理法去除地下水中的硝酸鹽，所需費用較高，并且只是發生硝酸鹽污染物的轉移或濃縮，實際上并沒有對其進行徹底地去除。生物脫氮法雖然可以將硝酸鹽徹底還原成氮氣，但抗沖擊負荷能力低，存在二次污染，且工藝復雜，不適合小規模及分散給水處理等問題。化學還原法包括金屬單質還原法、氫催化還原法和電化學還原法，金屬單質還原法是以鐵、鋁、鋅等金屬單質為還原劑將硝酸鹽還原為氮氣，其反應條件難以控制，易產生副產物導致二次污染；氫催化還原法是以氫氣為還原劑，在催化劑作用下將硝酸鹽進行還原，其反應速度快，可避免對水的二次污染，但是氫氣在水中的溶解度低，且易燃易爆，在應用時有諸多不便。電化學還原法是近來來才發展的一種脫硝方法，以電子為還原劑，無須投加催化劑，但至今處于理論研究階段。

CN03178365.1“一種去除水中硝酸鹽的方法和裝置”，公布了一種以氫氣為還原劑，在含有硝酸鹽水中加入負載型雙金屬催化劑，在密閉缺氧條件下連續通入氫氣而使水中硝酸鹽徹底還原成氮氣。其中，所采用的H₂和酸度調節物質都是外帶的，并且是間歇性操作。當用于實驗研究，具有靈活、方便、對研究方案的適應性強等優點。但是，不適用于對飲用供水的連續處理，不宜用于水廠生產化作業；同時，H₂和酸度調節藥品試劑的攜帶與投加對野外、家居應用不適應，并且催化劑是懸浮于水中的，處理水最后還必須與催化劑進行分離后才能使用。

CN200410098590.2“金屬改性活性炭纖維電極和用該電極去除硝酸鹽的方法”，公布了一種利用貴金屬如鈀、鉑、金、銠、釕中的一種和一種非貴金屬如銅、錫、銦、鋅、銀粒子改性活性炭纖維，制成可還原水中硝酸鹽的電極，該電極為陰極；石墨、氧化鉛等惰性導電材料為陽極，陰陽極之間以質子交換膜隔開，在通電的情況下，將硝酸鹽還原。該發明中陰極是硝酸鹽催化還原反應發生的地方，由于陰極帶負電，與同樣帶負電荷的硝酸根離子會產生電性相斥效果，這樣硝酸根在陰極催化劑表面上附著，進而與陰極上電解產生的H₂發生催化還原反應的機會就較為受限，故反應效率、去除硝酸根的效果都難以提高。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種處理效率高，反應條件容易控制，不會產生二次污染，并且能進行連續處理含硝酸鹽原水的催化還原法去除硝酸鹽裝置，使其適宜于實際飲用水的供水處理。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種催化還原法去除硝酸鹽裝置，其以電解產氫為還原劑、以電解產CO₂調節進水的pH值，通過催化還原區催化劑的作用達到去除水中硝酸鹽的目的。該裝置包括反應器容置體，其特點在于，所述容置體內上部為催化還原反應區，下部為電解區，所述催化還原反應區與電解區之間通過布氣室隔開，所述布氣室頂板、底板設置有若干過流孔；通過電解區陰極產氫的作用，水中硝酸根離子在催化劑表面被還原，反應所需的酸性環境由電解區陽極產生二氧化碳與原水進水接觸進行調節；電解區陰極產氫通過過流孔進入布氣室，再由布氣室進入催化還原反應區。所述布氣室頂部為布氣板，之上均布設置有若干過流孔，氫氣和水流可從過流孔通過；所述催化還原反應區內設置有催化劑，在催化還原反應區上方側壁設置有進水口；原水通過進水口從催化劑上方容置體側壁溢流進入催化還原反應區，容置體頂部設置有排氣口；所述電解區內陽極和陰極之間采用電解隔膜隔為陽極區、陰極區，電解隔膜孔隙允許水和離子通過，而將陰極、陽極產生的氣體隔開；陽極采用石墨，陽極區上方設置有連通管與二氧化碳氣體收集管相連，二氧化碳氣體收集管接至原水進水口處；陰極采用碳纖維板，陰極區上方通過過流孔與催化還原反應區相通，電解區下方設置有出水管道。