[發明專利]一種高效環保去除水中硝酸鹽氮的方法

在審

• 申請號: 201610010239.6
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105621759A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 劉詠;劉燕蘭;汪詩翔;范琴;楊嵐
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于環境化學技術領域，具體涉及一種高效環保去除水中硝酸鹽氮的方 法。

背景技術

水中硝酸鹽是在有氧環境下，各種形態的含氮化合物中最穩定的氮化合物，亦是 含氮有機物經無機化作用最終階段的分解產物。硝酸鹽本身毒性很低，但是它進入人體之 后可引起高鐵血紅蛋白癥，嚴重時可導致缺氧死亡。在硝酸鹽轉化過程中形成的亞硝酸胺 等也具有致癌、致畸和致突變等作用。作物從灌溉水吸收過量的硝酸鹽后，在植物體內積 累，引起作物的病、蟲、害，并影響作物質量。為了減少水體遭受硝酸鹽污染，有效地控制污 染源，限制硝酸鹽氮的排放，我國許多排放標準如《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 GB18918-2002，《制革及毛皮加工工業水污染物排放標準》GB30486—2013，《發酵酒精和白 酒工業水污染物排放標準》GB27631-2011，《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB16889-2008 等對總氮排放濃度進行了規定。

廢水中硝酸鹽氮的去除技術主要包括生物反硝化法、物理化學法和化學還原修復 法。其中，反滲透法、電滲析法、離子交換樹脂法等物化處理方法雖然可以將硝酸鹽氮從廢 水中分離，但形成的濃水面臨著最終處理的問題。解決水體硝酸鹽氮污染的根本出路是恢 復自然界氮素循環的平衡，即將廢水中的硝酸鹽氮還原為氮氣；生物反硝化法是一種通過 兼性厭氧菌，將水中的NO₃^-和NO₂^-通過異化作用還原為氮氣的方法。生物反硝化法已經廣泛 應用于廢水處理行業，但存在脫氮速率慢、運行管理成本高、不適用于小規模及分散廢水處 理、對高鹽或生物毒性高的廢水處理效果差等缺點。與生物反硝化相比，化學反硝化法的突 出優點有:單位體積反應器的脫硝速度比生物反硝化法快；工藝簡單且對運行管理的要求 低；廢水處理適用性更強。

化學反硝化法是一種利用化學還原反應將硝酸鹽氮轉化為低價態氮的方法。在適 宜條件下，化學反硝化反應可以實現NO₃→NO₂→NO→N₂O→N₂→NH₄⁺的過程，而還原產物的形 態及產率與還原劑和還原方法的選擇密切相關。根據還原劑的不同，化學反硝化法主要分 為活潑金屬還原法與催化反硝化法兩大類。其中，以鐵、鋁、鋅等活潑金屬單質為還原劑可 快速還原水中的硝酸鹽，反應條件溫和，操作簡便，國內外已有較多的報道，其中Fe⁰的研究 較多。針對Fe0的還原產物主要為NH₄⁺-N，只有很小部分硝酸鹽可能被轉化為N₂的問題，近年 來人們研發了鐵系雙金屬催化還原技術。該技術是在納米Fe⁰中摻入金屬催化劑Ni，Cu，Pd 等，第二金屬的引入可進一步提高N0₃^-的去除速率和反應產物的選擇性。這類技術中，采用 nano-Fe/Cu作還原劑可提高硝酸鹽還原產物中氮氣的產率而受到人們的重視。由于nano- Fe/Cu雙金屬中的Cu催化劑對NO₂^-具有較高的選擇性，使得反應過程中有40%的NO₃^-可被還 原為中間副產物NO₂^-，大大降低了硝酸鹽氮的還原效果，如何將還原產生的中間副產物NO₂^-還原為無害氮氣，是nano-Fe/Cu法在應用中必須解決的難題。此外，nano-Fe/Cu主要是負載 型的納米顆粒，主要通過液相還原法制備，其制備條件苛刻，制備過程復雜，制備成本較高， 不利于大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種以雙金屬為還原劑高效環保去 除水中硝酸鹽氮的方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現:一種高效環保去除水中硝酸鹽氮的方法，它 包括以下步驟:

S1.初級還原:廢水中加入鐵銅雙金屬材料和乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na），調節廢 水的pH值，在攪拌條件下發生初步還原反應，反應完成后固液分離，上清液備用；