[發明專利]一種脫氮藥劑與紫外光聯用的脫氮方法

無效

• 申請號: 201410058821.0
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103787448A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 潘丙才;李旭春;滕龍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72;C02F1/70;C02F1/58
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，更具體地說，涉及一種脫氮藥劑與紫外光聯用去除水中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、硝基取代有機物、亞硝基取代化合物和偶氮類化合物的方法。

背景技術

隨著工業和農業的快速發展，大量的硝態氮通過工業廢水、農業化肥和市政污水等方式進入環境，造成土壤、地表水、海水和地下水的嚴重污染。含氮污染物具有較強的毒性，不僅能夠引發藍嬰綜合癥，通過微生物代謝、化學還原等過程，還會轉化為高毒性的亞硝酸鹽和亞硝胺類等導致糖尿病、生殖毒性及癌癥的發生；且氮污染還與多種流行病明顯相關，危害公共健康。此外，氮類污染物還會促成藻類的大規模爆發而引起水體富營養化污染。環境中氮類污染物的污染已經引起了國際上的廣泛關注。因此，亟需對水中的氮類污染物進行有效控制。

目前，去除氮類污染物的方法主要有：微生物代謝、離子交換、納濾及反滲透、空氣吹脫、電化學、光催化、吸附劑吸附、零價金屬體系和多種技術的耦合聯用等方法。

微生物利用氮類化合物作為電子受體/供體而對其進行硝化/反硝化脫氮，對環境友好且成本較低，因而大規模應用于市政污水及工業廢水的脫氮處理。但是微生物代謝過程速度較慢，對水中碳氮磷的比例要求較高，往往需要投加合適的碳源及磷源以維持微生物的代謝活性；且殘留的有機碳及脫落的微生物還會對水質產生潛在的風險，因此該方法的應用范圍受到很大限制。

空氣吹脫法作為高濃度氨氮廢水的預處理方法，只能實現氨氮的脫除，且填料層易結垢、吹脫效率低，還需回調廢水pH值，方法復雜。活性炭吸附、離子交換與反滲透能夠實現水中氮類污染物的濃縮，但脫附液和濃水中的污染物仍需進一步脫氮處理，成本較高，產生的再生液必須處理，否則會引起二次污染。

電化學法利用特殊的電極催化材料(如Pt)可以實現對氮類污染物的氧化還原降解且具有較高的選擇性。但是目前仍缺乏高穩定和高活性的廉價電極材料，且該方法對電解質要求較高并會產生很多毒性副產物。

光催化體系能夠通過產生活性物種而實現氮污染物的去除，其效率取決于催化劑組成成分與表面性質，但是目前的催化劑量子效率偏低，往往需要有機物消耗光生空穴來提高催化效果；催化劑易流失不易回收難再利用，催化劑易失活，系統穩定性較差等問題嚴重制約該技術的大規模應用。

零價金屬高效廉價且能用于地下水的原位修復，但是該方法往往需要貴金屬催化劑的參與，如Pd和Pt。零價金屬的脫氮效能取決于金屬粒徑及催化劑在金屬表面的分散性。納米金屬易團聚且極易被空氣氧化而失效；釋放的重金屬離子會造成水質二次污染；且會產生大量的具有毒性的氨氮（其飲用水中的控制指標為0.5mg/L)而無法實現完全脫氮。這些因素嚴重限制了零價金屬體系的進一步應用。

光化學處理技術是一類較為安全高效的綠色技術。作為一種高效的殺菌技術，紫外輻照已經大規模地用于飲用水和污水的深度處理中。如中國專利號為ZL201110088339.8的專利公開了一種同步去除水中氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的方法，該申請案是將待處理水體通過pH調節和溶解氧控制后，用波長為150nm～260nm的紫外光照進行處理，操作簡單、運行安全。但該申請案其紫外光譜中能用于脫氮的比例很小，能量利用率很低（小于5%），且成本較高，如何提高紫外光的有效利用效率和脫氮效率是該申請案仍需解決的問題，目前仍難于推廣應用。

中國專利申請號201110281885.3，申請日為2011年11月2日，發明創造名稱為：一種基于過硫酸鹽/光聯用去除水中含氮消毒副產物的方法，該申請案通過向水中投加過硫酸鹽或者其相關的復合藥劑，并利用紫外輻照，產生大量的氧化性的硫酸根自由基進攻含氮消毒副產物，實現脫氮、脫鹵，使用安全，無毒副產物產生。但該申請案不能實現對水中硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮以及總氮的有效去除。綜上所述，水的無害化脫氮仍是目前水處理領域的一個巨大挑戰，亟需開發一種能夠實現氮的無害化轉化的處理技術。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明針對現有水中脫氮技術脫氮效率低、操作復雜、成本較高、易產生毒性中間產物的技術問題，提供了一種脫氮藥劑與紫外光聯用的脫氮方法。本發明提供的技術方案是一種高效且無害的脫氮方法，可以充分利用整個紫外波譜的紫外光，大大提高了紫外光的利用效率。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：