一种选择性电催化-化学还原耦合法高效去除水体硝酸盐的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于膜电催化与化学反应协同的创新方法,将电化学还原和化学还原有效耦合,分步高效将硝酸盐还原为无害的氮气。该方法利用银纳米线膜电极对硝酸根离子具有高选择性的特点，将硝酸根电化学还原为亚硝酸根离子,再通过亚硝酸根离子与氨基磺酸的特异性化学反应将其彻底还原为氮气。整个过程无需添加其他试剂,最终产物为无毒无害的氮气。相较于直接电催化还原硝酸盐,该方法将复杂的多电子转移过程分解,减少了中间副产物,显著提高了硝酸盐去除效率和氮气选择性,最高可达98%的去除率和99%的氮气选择性。该发明专利技术建立了一套高效、绿色的硝酸盐处理新方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理，涉及一种选择性电催化-化学还原耦合法高效去除水体硝酸盐的方法。

技术介绍

1、 近年来,工农业的迅速发展及氮肥和含氮化合物广泛应用,使得自然界氮循环系统严重失衡,部分水体中硝酸盐含量超标。硝酸盐污染不仅会威胁人类健康,诱发高铁血红蛋白症、"蓝婴综合症"、肿瘤等疾病,还会引起有害藻类大量繁衍,造成鱼类死亡及其他环境问题。世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐最大允许含量(mcl)不得超过50 ppm(no3-),但目前许多国家和地区的自然水体中硝酸盐超标情况日趋严重。因此,高效去除水中硝酸盐污染已成当务之急。

2、目前的硝酸盐去除方法主要包括生物法、物理法、化学还原法和催化还原法等。生物反硝化法虽是处理污水中硝酸盐的常用方式,利用细菌将其转化为无害氮气,但存在反应时间长、运行条件苛刻、产生大量污泥等缺陷。物理方法如反渗透、离子交换和电渗析操作简便、效率较高,但处理过程中产生的高浓度硝酸盐废水会引发二次污染。化学还原、催化加氢还原和电催化还原等方法具有一定潜力,但尚处于基础研究阶段,未见大规模应用。其中,电催化还原因使用再生电力、利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种选择性电催化-化学还原耦合法去除水体中硝酸盐的方法，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两步反应将硝酸盐分别还原为亚硝酸盐和氮气，首先利用电催化反应将硝酸盐选择性地还原为亚硝酸盐，然后利用化学反应将亚硝酸盐选择性地还原为氮气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的膜电极的活性成份为银。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解池为静态H型电解池或流动式电解池，静态电解池由两个阴阳极室组成，中间用nafion117膜隔开，流动电解池结构见附图1所示。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征...

【技术特征摘要】

1.一种选择性电催化-化学还原耦合法去除水体中硝酸盐的方法，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两步反应将硝酸盐分别还原为亚硝酸盐和氮气，首先利用电催化反应将硝酸盐选择性地还原为亚硝酸盐，然后利用化学反应将亚硝酸盐选择性地还原为氮气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的膜电极的活性成份为银。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解池为静态h型电解池或流动式电解池，静态电解池由两个阴阳极室组成，中间用nafion1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙武珠，李宏伟，李超，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：