[發(fā)明專利]一種地下水中硝酸鹽選擇性去除工藝與設備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811189087.6
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109133252A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 鄭少奎;段守鵬;張雪雨;張航宇;李士達
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F103/06;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明名稱為一種地下水中硝酸鹽選擇性去除工藝與設備，屬于環(huán)境保護及地下水處理領域。針對當前地下水中硝酸鹽選擇性去除工藝中新型硝酸鹽選擇性樹脂成本高昂、失效再生液凈化工藝復雜等不足，本發(fā)明提供了一種以商業(yè)三甲胺基強堿性陰離子樹脂為吸附劑的地下水中硝酸鹽選擇性去除?失效再生液電化學原位凈化為特征的地下水中硝酸鹽選擇性去除工藝與設備，樹脂成本低(與硝酸鹽選擇性樹脂相比)，硝酸鹽選擇性好，對其它陰離子無顯著性去除，失效再生液經(jīng)凈化后恢復再生功能，硝酸鹽經(jīng)選擇性吸附富集至再生液中，最后轉化為無毒無害的氮氣。該工藝與設備無高鹽廢水產(chǎn)生和排放。

技術領域

本發(fā)明涉及一種地下水中硝酸鹽的選擇性去除方法與設備，更具體的說是一種以三甲胺基商業(yè)強堿性陰離子樹脂為基礎、以地下水中硝酸鹽選擇性去除-失效再生液中硝酸鹽電化學原位凈化為主要特征、無高鹽廢水產(chǎn)生的地下水中硝酸鹽選擇性去除工藝與設備。

背景技術

地下水作為水源，提供全球25％-40％的飲用水。近年來，由于氮肥的使用量的不斷加大，土地利用類型從放牧到農(nóng)耕的轉變，以及低地河流地區(qū)城市污水排放量增加等原因，地下水中的硝酸鹽(NO₃^-)濃度不斷增加，已經(jīng)成為一個嚴重的全球環(huán)境問題。長期飲用含高濃度NO₃^-的水源水可能會導致多種人體健康問題，比如藍嬰綜合征和甲氧蛋白血癥、成年人胃癌等。由于硝酸鹽的穩(wěn)定性和溶解性，其可沉淀性和吸附性均較差，很難通過混凝、沉淀、過濾、消毒等常規(guī)飲用水處理技術進行去除。許多專利技術采用低成本吸附劑法、反滲透法、電滲析法、生物處理法、活潑金屬還原和催化還原法、電化學法等不同工藝凈化地下水中的超標硝酸鹽，取得了較好的硝酸鹽去除效果，但同時也存在各自的不足之處。例如：海泡石、赤泥、活性炭布、殼聚糖等低成本吸附劑對硝酸鹽的吸附普遍缺乏選擇性，吸附容量普遍較小(與商業(yè)陰離子樹脂對比)，同時普遍缺乏合適的再生手段(即屬于一次性吸附材料)；反滲透膜技術、電滲析技術也無法選擇性去除地下水中硝酸鹽，最終不同雜質陰離子都被濃縮到無法回收利用的廢棄濃鹽水中，造成以高鹽度為特征的二次污染排放；生物法需要補充各種有機、無機營養(yǎng)物，其凈化過程有可能引入致病菌，并產(chǎn)生有毒有機副產(chǎn)物和剩余污泥問題；活潑金屬還原法和催化還原法會產(chǎn)生對人體有害的NO₂^-和NH₃(NH₄⁺)等NO₃^-還原副產(chǎn)物，并非徹底脫氮，且反應效率受地下水鹽度影響極大；電化學法在處理較低鹽度地下水時硝酸鹽凈化效果較差，等等。

商業(yè)強堿性陰離子樹脂上吸附活性結構為三甲胺基團，它通過離子交換作用同時無差別地吸附不同陰離子(包括硝酸鹽)，與前述低成本吸附劑相比三甲胺基商業(yè)強堿性陰離子樹脂具有更高的市場化程度(商業(yè)化銷售、普通易得)、更高的吸附容量，并可以通過無機再生液的再生操作恢復樹脂的再生能力，被頻繁用于飲用水中硝酸鹽的凈化處理。如申請?zhí)枮?01510584246.2，名稱為一種去除飲用水中硝酸鹽的工藝以及設備，授權公告號為CN 105217724 B的發(fā)明專利，又如申請?zhí)枮?01410569735.6，名稱為一種樹脂脫污水廠出水硝酸鹽氮及樹脂再生液處理的方法，公開號為CN 104261596 A的發(fā)明專利，等等。然而，由于三甲胺基團對硝酸鹽的吸附并沒有選擇性，基于三甲胺基商業(yè)強堿性陰離子樹脂的水中硝酸鹽凈化技術在吸附水中硝酸鹽時，其它雜質陰離子也被吸附到樹脂上，這些雜質陰離子大量占據(jù)了樹脂上的活性位點，最終嚴重影響了樹脂對硝酸鹽的吸附量，并且降低了再生液利用效率(更多被用于其它雜質陰離子從樹脂上的脫附)。總之，以三甲胺基商業(yè)強堿性陰離樹脂為主要吸附材料的硝酸鹽凈化技術并不以硝酸鹽的選擇性去除作為專利技術的主要特征。