[發(fā)明專利]用于從水去除硝酸鹽的活性炭布負載的雙金屬Pd-Cu催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080030999.4
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN102458652A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·舍因塔奇;U·馬塔托夫-梅伊塔爾
• 申請（專利權(quán)）人: 技術(shù)研究及發(fā)展基金有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J23/89;B01J35/06;B01J37/02;C02F1/70
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進;楊思捷

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于處理水的催化劑，特別涉及用于從廢水流去除硝酸鹽和亞硝酸鹽離子的雙金屬氫化催化劑。

發(fā)明背景

很多工業(yè)設(shè)備(例如，鈾的濃縮、化肥和炸藥、硝基有機化合物和藥物的生產(chǎn))的廢水為含有硝酸鹽的廢物。使用氮肥和用生活廢水灌溉是很多發(fā)達和發(fā)展中國家地下水的主要硝酸鹽污染源。硝酸鹽是在地下水污染物中最成問題和廣泛分布的之一。硝酸鹽對人的毒性是由于身體將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽涉及臨床青紫癥(藍嬰綜合征)，并且為致癌的亞硝胺的前體。高硝酸鹽水平的慢性消耗也可引起其它健康問題，例如，一些癌癥和致畸效應(yīng)。由于硝酸鹽離子的有害作用，歐洲和美國法規(guī)已將飲水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的最大可接受濃度分別確定為50mg/l和0.1mg/l。世界衛(wèi)生組織(WHO)建議硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨的最大濃度分別為45mg/l、0.1mg/l和0.5mg/l。

大多數(shù)硝酸鹽可溶于含水介質(zhì)，因此，硝酸鹽離子容易分布到地下水源。標(biāo)準(zhǔn)水處理做法，如沉降、過濾、氯化或用石灰調(diào)節(jié)pH，不影響水中的硝酸鹽濃度。來自污染地下水的硝酸鹽可通過可用于硝酸鹽分離的物理化學(xué)方法去除，如離子交換、反滲透和電滲析。在這些方法中，硝酸鹽濃縮于二級廢水流中，二級廢水流必須處理，因此導(dǎo)致高處理成本。

解決硝酸鹽問題的流行的可行方法是生物脫硝。然而，微生物脫硝方法慢，有時不完全，并且不容易處理。另外，通過直接生物脫硝，水與微生物培養(yǎng)物緊密混合，并且必須作為能源提供有機化合物，以驅(qū)動脫硝反應(yīng)。殘余有機物可導(dǎo)致其它水質(zhì)問題。

可用各種化合物進行硝酸鹽的化學(xué)還原，主要為氫、鐵、甲酸和鋁。硝酸鹽的化學(xué)還原的主要缺點是產(chǎn)生另外的廢物，這些廢物必須用以下處理去除。

硝酸鹽的催化氫化被視作為從污染水去除硝酸鹽的有前途的技術(shù)。氫化方法可通過以下連續(xù)和平行的化學(xué)反應(yīng)式1a、1b和1c描述：

NO₃^-+H₂→NO₂^-+H₂O????????????????????(1a)

2NO₂^-+3H₂→(NO，N₂O)→N₂+2H₂O+2OH^-???(1b)

NO2^-+3H₂→NH₄^+-+2OH^-?????????????????(1c)

這些反應(yīng)式顯示，硝酸鹽經(jīng)歷氫化成亞硝酸鹽，然后成為氣態(tài)氮(目標(biāo)產(chǎn)物)和溶解氨(不期望的副產(chǎn)物)。

通過催化氫化用選擇性氮生成去除或還原亞硝酸鹽污染和/或硝酸鹽污染水的亞硝酸鹽和/或硝酸鹽內(nèi)容物的連續(xù)可執(zhí)行方法首先公開于US?4,990,266。在US?4,990,266的分案US?5,122,496中公開一種催化劑，所述催化劑由用金屬組分浸漬的多孔無機載體材料制成，載體材料如粉末狀氧化鋁或二氧化硅，所述金屬組分選自鈀、銠、鈀和銠的混合物以及鈀和銅族金屬(優(yōu)選Cu)的混合物。然而，使用粉末狀催化劑受固定床中高壓降和受懸浮粉末催化劑分離難度限制。另外，在水中還原硝酸鹽需要很活性的催化劑，因為反應(yīng)必須在地下水的溫度(例如，25℃)進行。另外，高選擇性對避免產(chǎn)生亞硝酸鹽和由亞硝酸鹽氫化的過度還原產(chǎn)生銨離子是必需的。