電催化還原去除水中硝酸鹽氮的研究.pdf

1、地下水中硝酸鹽的污染及其對(duì)人類健康的影響已經(jīng)逐漸引起人們的普遍關(guān)注，世界衛(wèi)生組織WHO和美國(guó)環(huán)保局USEPA都在飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定飲用水中NO3--N濃度不得超過(guò)10mg/L。有效地控制污染源，采取一系列防治措施是必需的，然而對(duì)于大多數(shù)地區(qū)來(lái)說(shuō)，對(duì)已污染的地下水進(jìn)行處理是當(dāng)務(wù)之急。本文對(duì)去除地下水中硝酸鹽的主要技術(shù)進(jìn)行了闡述和比較。通過(guò)對(duì)各種處理技術(shù)存在的優(yōu)缺點(diǎn)的比較，本文認(rèn)為電催化還原去除地下水中硝酸鹽技術(shù)是一項(xiàng)有發(fā)展前

2、景的飲用水處理技術(shù)，著重進(jìn)行了電催化還原去除硝酸鹽的試驗(yàn)研究。在電催化的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選擇合適的電極是十分關(guān)鍵的步驟，一方面水處理技術(shù)中應(yīng)用的電極要符合“綠色環(huán)?！钡囊螅粫?huì)在反應(yīng)過(guò)程中被腐蝕，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)釋放到處理水體中；另一方面，催化劑的引入不僅加快反應(yīng)速度，提高反應(yīng)效率，而且會(huì)提高理想反應(yīng)物的選擇率。根據(jù)這兩個(gè)基本原則，本實(shí)驗(yàn)選取了幾種電極組合，分別為： ①陰極無(wú)孔鈦板+Cu、Pd-Cu電鍍，陽(yáng)極炭板；②陰極鈦網(wǎng)

3、+活性炭纖維ACF(Pd-Cu、Pd、Cu負(fù)載)，陽(yáng)極相同面積鈦網(wǎng)；③陰極多孔鈦板/活性炭纖維ACF(Pd-Cu負(fù)載)，陽(yáng)極相同面積多孔鈦板。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的分析對(duì)比，選取了陰極多孔鈦板，陽(yáng)極相同面積多孔鈦板作為電極進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。在后續(xù)試驗(yàn)中，研究了單室反應(yīng)器內(nèi)不同比例(1：1和4：1)負(fù)載Pd、Cu催化劑的多孔鈦板作為電極的硝酸鹽的去除以及各種不同反應(yīng)條件的影響。多孔鈦板4：1比例負(fù)載雙金屬催化劑的脫硝效果要稍稍低于1：1比

4、例負(fù)載，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)，4：1比例負(fù)載的多孔鈦板脫硝后產(chǎn)生的副產(chǎn)物亞硝酸鹽氮和氨氮都有所減少。通過(guò)對(duì)不同比例負(fù)載的多孔鈦板的催化電極在單室反應(yīng)器內(nèi)的脫硝效果比較，確定多孔鈦板4：1比例負(fù)載催化劑的脫硝效果要好。為了克服單室反應(yīng)器的反應(yīng)效率低的缺點(diǎn)，本試驗(yàn)還研究了隔膜雙室反應(yīng)器內(nèi)對(duì)硝酸鹽氮的去除效果。研究了在隔膜雙室反應(yīng)內(nèi)4：1比例負(fù)載Pd-Cu和Pd-Sn的多孔鈦板作為電極，對(duì)硝酸鹽的去除以及不同反應(yīng)條件的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，

5、4：l比例負(fù)載Pd-Sn不僅對(duì)硝酸鹽的去除效果好，而且生成的副產(chǎn)物要比Pd-Cu的少。對(duì)相同摩爾數(shù)常見(jiàn)陰離子SO2-4，C1-，HCO-3對(duì)多孔鈦板4：1負(fù)載Pd-Sn催化劑在隔膜式雙室反應(yīng)器內(nèi)的脫硝效果影響進(jìn)行了研究。上述陰離子對(duì)實(shí)驗(yàn)中脫硝活性的影響按由小到大的順序依次為SO2-4

6、降。本文通過(guò)對(duì)不同試驗(yàn)結(jié)果的分析，對(duì)試驗(yàn)的原理以及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。不同性質(zhì)催化劑的催化原理既有相通之處又有獨(dú)特之處，對(duì)其進(jìn)行了歸納和對(duì)比。電催化還原去除地下水中的硝酸鹽的技術(shù)可以說(shuō)是一項(xiàng)有效的實(shí)用的催化還原技術(shù)，尤其適用于小型水廠以及沒(méi)有統(tǒng)一供水系統(tǒng)而是自家開(kāi)采地下水作為飲用水源的農(nóng)村地區(qū)。最后并對(duì)去除地下水中硝酸鹽技術(shù)的發(fā)展方向以及現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和有待解決改進(jìn)的方面進(jìn)行了探討和展望。關(guān)鍵詞：電催化還原；多孔鈦板；