催化还原法脱除水中硝酸盐的研究

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电催化还原水中NO3^-的研究进展

离子（ＮＯ３－）是有氧环境中最稳定的含氮化合物形式［１］，随着人类生活水平的提高，现代工、农业的迅猛发展，使得自然环境中的ＮＯ３－已逐渐超过其净化能力。当ＮＯ３－超过一定浓度，将会使人类健康受到严重危害：首先ＮＯ３－可在人体内被还原为ＮＯ２－，与血红蛋白相结合后使血红蛋白无法携带氧气，引发窒息现象；同时ＮＯ２－在胃中与氨氮结合之后形成具有致癌性的亚硝基胺及其化合物［２］，引发
第４７卷第２期２０１８年２月
应用化工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１８
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专论与综述
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电催化还原水中ＮＯ３－的研究进展
兰孟娜，张玉玲，姚行艳，吕晓书，张贤明
（废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆工商大学，重庆４０００６７）
收稿日期：２０１７０６２８修改稿日期：２０１７０７２５基金项目：国家自然科学基金面上项目（２１６７６０３７）；重庆市教委科学技术研究项目（ＫＪ１５００６２７）；重庆工商大学开放课题
（１５５６０２８）；重庆市应用技术开发重点项目（ｃｓｔｃ２０１４ｙｙｋｆＢ９０００２）；重庆市教委科技资助重点项目（ＫＪＺＨ１４２１０）作者简介：兰孟娜（１９９２－），女（回族），重庆人，重庆工商大学硕士研究生，师从张贤明教授，研究方向为电催化还原氢化
脱除水中含氯有机物／硝酸根。电话：１８６８０７１２９０４，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｎ＿ｍｅｎｇｎａ＠１６３．ｃｏｍ通讯联系人：张贤明，男，博士，教授，研究方向为废油资源化技术的研究。电话：１３９０８３８１７８８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｘｍ２１５＠１２６．ｃｏｍ３４０Fra bibliotek应用化工

光催化法还原水中硝酸盐氮研究进展

▲HUANJINGYUFAZHAN105光催化法还原水中硝酸盐氮研究进展陈帅，房宁，唐亮（泰安市环境保护局，山东泰安 271000）摘要：随着社会的发展和人类活动的进行，水体中硝酸盐氮超标现象存在普遍。

光催化作为一种水处理技术，发展潜力巨大。

本文综述了光催化法还原水中硝酸盐氮研究进展，介绍了反应机理，总结了不同试验装置、试验方法、催化剂种类对水体中硝酸盐氮的处理效果的影响，阐明了制约硝酸盐去除效果的因素，并展望了光催化还原水中硝酸盐氮的发展方向。

关键词：光催化；硝酸盐氮还原；水处理中图分类号：X83 文献标识：A 文章编号：2095-672X(2018)09-0105-02DOI:10.16647/15-1369/X.2018.09.059Research progress in reduction of nitrate nitrogen in water by photocatalysisChen Shuai, Fang Ning, Tang Liang(Tai’an Environmental Protection Bureau, Tai’an Shandong 271000,China)Abstract: With the development of society and the development of human activities, the phenomenon of excessive nitrate nitrogen in water is common. As a water treatment technology, photocatalysis has great potential for development. In this paper, the progress of photocatalytic reduction of nitrate nitrogen in water is reviewed. The reaction mechanism is introduced. The effects of different test devices, test methods and catalyst types on the treatment of nitrate nitrogen in water are summarized. The effect of restricting nitrate removal is clarified. Factors and prospects for the development of nitrate-nitrogen in photocatalytic reduction water.Key words: Photocatalysis;Nitrate nitrogen reduction; Water treatment由于氮肥在农田中大量施用且利用效率较低，含氮的生活污水和工业废水的不排放，水体中硝酸盐浓度在不断上升，造成水体污染，且某些地区污染已经十分严重[1]。

TiO2光催化还原去除饮用水中硝酸盐的实验研究

图 3 甲酸浓度对光催化反应的影响 Fig. 3 The influence of the concentration of form ic acid on the
photocatalytic reaction
由图 3可知 ,随着甲酸浓度的增加 ,硝酸盐氮转化率先增大后减小 ,反应生成的氨氮浓度先减小后增大。甲酸浓度为 50 mmol/L 时 ,硝酸盐氮转化率最高 ,但生成副产物氨氮浓度最大。这可用甲酸根和硝酸根在 TiO2 表面的吸附来解释 ,随着甲酸浓度的增加 ,溶液中 COOH - 也相应增加 ,其在 TiO2 表面吸附量也将增加 ,这有利于其清除 TiO2 表面的空穴 ,促进硝酸根还原。反应在酸性介质中进行 , TiO2 表面带正电 , 能吸附阴离子 , 因此存在 NO3- 与 COOH - 的竞争吸附。当 COOH - 吸附量相对于 NO3在 TiO2 表面反应所需量为足够后 ,再增大 COOH 量便会影响 NO3- 在 TiO2 表面的吸附 ,导致 NO3- 在 TiO2 表面的吸附降低 ,催化效率反而降低 [ 5 ] 。 2. 3 T iO2 用量对硝酸盐光催化反应的影响 TiO2 用量对硝酸盐光催化反应的影响见图 4。
3. Xinglongtai O il Recovery Factory, L iaohe O ilfield, Panjin 124000, China)
Abstract: Pho tocatalytic reduction of nitrate was perfo rmed in the p resence of TiO2 in the batch reactor. Effects of the hole scavenger kind, the amount of form ic acid, the dosage of titanium dioxide and the con2 centration of nitrate on photocatalytic reduction of nitrate have been investigated. The results of experi2 m ents showed that nitrate nitrogen can be removed efficiently using TiO2 catalyst, and the removal efficien2 cy of nitrate nitrogen can reach 35. 16%. Compared w ith m ethanol, sodium formate EDTA , the best effi2 ciency of removal nitrate nitrogen was obtained using form ic acid as hole scavenger. The amount of form ic acid and the concentration of nitrate have a great effect on photocatalytic reduction of nitrate. The op timum dosage of titanium dioxide is 100 mg. Moreover, the reaction m echanism was discussed. It is showed that photocatalytic reduction of nitrate is a step 2reaction. Key words: titanium dioxide; photocatalysis; nitrate; reduction

电催化同步降解水中硝酸盐氮和有机氯化物的研究

电催化同步降解水中硝酸盐氮和有机氯化物的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电催化技术是一种利用电能作用于特定催化剂来促进化学反应的技术。

在环境治理领域，电催化技术被广泛应用于水处理，特别是对水中的有机污染物和无机污染物进行高效降解。

本文将研究电催化同步降解水中硝酸盐氮和有机氯化物的方法及其应用。

电催化同步降解硝酸盐氮和有机氯化物的机理是通过将电能转化为化学能，促使催化剂在电场作用下加速反应速率。

透过电极表面产生的电子和阳离子，可以引发催化剂表面的还原和氧化反应，从而有效地将硝酸盐氮和有机氯化物转化为无害的物质。

电催化技术还能降低降解过程的能耗和产生的次生污染物。

研究表明，不同类型的电极材料和催化剂对硝酸盐氮和有机氯化物的降解效率有着显著影响。

氧化铁、硫化镍等金属催化剂都能够有效催化水中硝酸盐氮的还原反应，而活性炭、氧化物等则适合用于有机氯化物的氧化降解。

调节电极结构和电压也可以进一步提高降解效率。

在实际应用中，电催化同步降解硝酸盐氮和有机氯化物可以通过组合不同催化剂和优化操作条件来实现。

通过控制反应温度、电压、pH值等因素，可以有效提高降解效果并减少能耗。

还可以利用电催化技术与其他水处理技术相结合，如生物降解、紫外光催化反应等，以进一步提高水质处理的效率。

电催化技术是一种具有广阔应用前景的水处理技术，可以高效降解水中硝酸盐氮和有机氯化物。

未来，随着电催化材料和工艺的不断优化，相信电催化技术将在环境治理领域发挥越来越重要的作用，为改善水体质量和保护生态环境做出重要贡献。

【字数：432】第二篇示例：1.电催化同步降解硝酸盐氮和有机氯化物的原理电催化是利用电化学基础原理，在电极表面引发电化学反应，实现物质的转化和降解。

在降解水中硝酸盐氮和有机氯化物方面，电催化技术通过引入外加电场，促进电极表面产生活性物种如自由基、过氧化物等，进而将硝酸盐氮和有机氯化物分解为无害的氮气、氧气和氯化物离子。

电极表面的催化剂可增强活性物种的生成和活性，提高降解效率。

Pd_Cu_Al_2O_3催化还原硝酸盐的研究

收稿日期:2002-07-19. 第一作者:张燕,女,1971年生,博士研究生,讲师.联系人:张燕.T el:(0571)85957179;E -mail:zhangyan0571@.文章编号:0253-9837(2003)04-0270-05研究论文:270~274Pd -Cu/C -Al 2O 3催化还原硝酸盐的研究张燕1, 陈英旭2, 刘宏远3(1浙江大学土木系,浙江杭州310027;2浙江大学环境工程系,浙江杭州310029;3浙江工业大学建工学院,浙江杭州310014)摘要:地下水中硝酸盐的污染已引起人们普遍的关注,催化还原硝酸盐技术被认为是一项有发展前景的脱除硝酸盐工艺.利用Pd -Cu/C -A l 2O 3悬浮态催化剂和管状陶瓷催化膜,在间歇式完全混合反应器中对脱除地下水中硝酸盐进行了研究,考察了催化剂、硝酸盐初始浓度、H 2流量对还原反应的影响.结果表明,Pd -Cu/C -A l 2O 3可有效地脱除硝酸盐,总氮的脱除率可达81%;同时,催化剂的活性和选择性受到扩散限制和质量传输的影响.与悬浮态催化剂相比,管状陶瓷催化膜可提供固-液-气三相之间有效的接触,在很大程度上提高了催化反应的选择性,对氮的选择性由7314%提高到8914%.这是一项有效、实用的催化还原技术,尤其适用于小型水厂以及没有统一供水系统而是自家开采地下水作为饮用水源的农村地区.关键词:钯,铜,氧化铝,负载型催化剂,陶瓷膜,硝酸盐,催化还原,氨氮中图分类号:O643/X7 文献标识码:ACatalytic Reduction of Nitrate in Water overPd -Cu/C -Al 2O 3CatalystZHANG Yan 1,CHEN Yingxu 2,LIU Hongyuan 3(1D ep ar tment of Civ il Engineer ing,Zhe j iang University ,H angz hou 310027,Zhej iang ,China;2Dep ar tment ofEnvironmental Engineer ing ,Zhej iang Univer sity ,H angz hou 310029,Zhej iang,China;3College of Civil Engineer ingand A r chitectur e,Zhej iang Univer sity of T echnology ,H angz hou 310014,Zhej iang ,China)Abstract:The increase of nitrate concentration in g round w ater has stimulated to intensive research on denitrif-ication.Catalytic reduction of nitrate by a solid Pd -Cu bimetallic catalyst presents one of the most prom ising ap -proaches for removal of nitrate from w ater.In this w ork,the cataly tic reduction of nitrate in aqueous solution by pow der catalyst and ceramic membrane in a batch reactor w as investigated.T he nitrate reduction was studied as a function of the initial concentration and the H 2flux.T he results demonstrated that Pd -Cu/C -Al 2O 3can effec -tively remove nitrate,the total nitrogen removal efficiency is 81%.T he reduction activity of nitrate and the for -mation of am monium are mainly controlled by the diffusion lim itation and the mass transfer of the reactants.U nder the condition of diffusion controlled or the intensification of the m ass transfer,and a good reaction cond-ition,the Pd -Cu/C -Al 2O 3can reduce the amounts of ammonium w hile retaining higher reactivity.T he ceramic membrane catalyst can create a high effective g as/liquid/solid interface,and show s higher selectivity as com -pared w ith the pow der catalyst.The selectiv ity for nitrogen w as improved from 7314%to 8914%.T he catalytic reduction of nitrate by ceramic membrane show s a promising method for nitrate reduction,especially for the sm al-l scale application in the rural area.Key words:palladium,copper,alumina,supported catalyst,ceramic membrane,nitrate,catalytic reduction,ammonium第24卷第4期 Vol.24N o.4催化学报Chinese Journal of Catalysis2003年4月 April 2003农业化肥的广泛使用以及人畜粪便、城市污水和工业废水的大量排放,导致世界上许多国家的地下水受到硝酸盐的污染,并且有日益恶化的趋势[1~3].硝酸盐进入人体后,会引起高铁血红蛋白症,或形成致癌物质亚硝基氨或其化合物,对人类健康构成潜在威胁[4,5].欧盟规定饮用水中的硝酸盐氮不得超过1116mg/L,推荐值为513mg/L;美国环保局(USEPA)和世界卫生组织(WHO)规定饮用水中的硝酸盐氮的标准为10mg/L[6,7];我国在2000年开始执行的饮用水水质标准中也将硝酸盐氮的最高允许浓度由原来20mg/L降低到10 mg/L.随着地表水污染的加重和水资源的日益紧张,地下水中硝酸盐的污染问题已引起国内外的普遍关注,但我国对这方面的研究刚刚开始.传统的给水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)对NO-3几乎无脱除效果.目前,硝酸盐的脱除技术主要有蒸馏、电渗析、反渗透和离子交换等物化方法[8~10],及生物脱氮法[11,12].然而,物化方法存在费用过高,脱除选择性差且不彻底,存在二次污染,以及脱除效率较低等问题;而生物处理方法抗冲击负荷能力较低,且会导致水中有残留细菌和微生物,须有后续处理工艺才能保证饮用水水质的安全性.由于催化反应在消除污染方面的高效性和彻底性,近年来已引起国内外学者的广泛关注.但是,绝大多数研究工作都集中在难降解的高分子化合物方面,对于硝酸盐的催化还原的研究工作相对较少[13,14].在催化剂存在的前提下,利用清洁无害的氢作为还原物质,可将硝酸盐还原成N2或NH+4[13].本文以水中的硝酸盐为对象,利用负载型催化剂对催化还原硝酸盐进行了研究,初步探讨了催化活性和选择性的影响因素,旨在探索出一条高效、彻底还原成氮气脱除硝酸盐的新途径.1实验部分1.1催化剂的制备采用浸渍法制备催化剂.以C-Al2O3(粒径小于32L m)为载体,将其浸渍于PdCl2溶液(其体积稍大于载体的体积)中,进行周期性搅拌,室温下干燥后,在100e下烘干.然后在350e下焙烧2h,冷却至室温后在NaBH4溶液中还原.最后用蒸馏水彻底洗涤,干燥后便制得负载型催化剂Pd/C-Al2O3.Pd 的负载量为5%.不同Pd/Cu比的负载型催化剂的制备方法同上.在浸渍溶液中再加入不同量的Cu(NO3)2可制得一系列不同Pd/Cu比的Pd-Cu/C-Al2O3催化剂.陶瓷催化膜的制备方法同上,Pd/Cu 质量比为4.1.2硝酸盐还原反应硝酸盐还原反应在一体积为115L的封闭的不锈钢容器中进行[15].向反应器内加入900ml蒸馏水和一定量的Pd-Cu/C-Al2O3催化剂,由氢气发生器提供气源,在反应器底部通入H2,用磁力搅拌器进行快速搅拌,半小时后加入一定浓度的NaNO3溶液100ml,使有效反应体积为1000ml,反应开始计时.反应过程中用盐酸调节pH,使之保持一固定值(512?012).催化膜的实验装置与上述悬浮态实验装置基本相同.将多孔陶瓷催化膜(长100mm,内外径分别为8和10mm)浸没于溶液中,膜的一端封闭,另一端通氢气.氢气发生器出口处设有控制阀和减压阀,可调节氢气的流量和压力.在实验过程中,除特别指明外,硝酸盐的初始浓度为100mg/L,反应温度为25e,氢气的压力和流量分别为150 kPa和300ml/m in.定时取出有代表性的水样经0145L m的滤膜过滤后测定NO-3,NO-2和NH+4的浓度.用pH S-3C型酸度计测定pH值;NO-3和NO-2的浓度用Dionex-120型离子色谱仪测定,NH+4的浓度采用纳氏试剂法,用722型分光光度计在K=420nm处测定.催化剂的活性以单位时间单位质量的催化剂量上硝酸盐的脱除量表示,可由硝酸盐浓度随时间变化的曲线计算得出.催化剂的选择性则以氨氮的生成量表示,氨氮的量越多,表示催化剂的选择性越差.表1不同催化剂作用下硝酸盐和氨氮的浓度及氮的脱除率T able1Concentration of nitrate and ammonium and nitrogenremoval over different catalystsCatalyst Q(NO-3)/(mg/L)Q(NH+4)/(mg/L)r(N)/% Pd/C-Al2O382.1 2.658.2 Pd-Cu/C-Al2O30 4.3181.0Reaction conditions:Q0(NO-3)=100mg/L,p(H2)=150kPa,q V(H2)=300ml/min,H=25e,t=60mi notal ni trogen removal2结果与讨论2.1催化剂的催化活性表1是硝酸盐在单金属Pd/C-Al2O3催化剂和双金属Pd-Cu/C-Al2O3催化剂上脱除的结果.可以#271#第4期张燕等:P d-Cu/C-A l2O3催化还原硝酸盐的研究看出,在单金属Pd/C -Al 2O 3催化剂上,仅有812%的氮被脱除;在双金属Pd -Cu/C -Al 2O 3催化剂上,硝酸盐完全消失,且氮的脱除效率达81%;同时,在反应过程中,发现有中间产物亚硝酸盐存在.在单金属Pd/C -Al 2O 3催化剂上,没有检测到亚硝酸盐存在.这表明单金属Pd/C -Al 2O 3催化剂不能有效地脱除硝酸盐,但能有效地脱除亚硝酸盐[15].金属Cu 对硝酸盐的还原有促进作用,对硝酸盐的脱除来说,双金属催化剂是必需的.图1示出了Pd -Cu/C -Al 2O 3催化剂脱除硝酸盐的时间曲线.图1 4Pd -1Cu/C -Al 2O 3脱除硝酸盐的时间曲线Fig 1 Temporal curves of nitrate removal over4Pd -1Cu/C -Al 2O 3catalyst(1)Q (NO -3),(2)Q (NH +4),(3)Q (NO -2)图2 Pd/Cu 比对催化剂催化性能的影响Fig 2 Effect of Pd/Cu ratio on catalytic performanceof Pd -Cu/C -Al 2O 3(1)Activity,(2)Q (NH +4)图2表明,Pd -Cu/C -Al 2O 3催化剂的活性和选择性受到Pd/Cu 比值的影响.可以看出,随着Pd/Cu 比值的增大,催化剂的活性是先升高,达到一最高点后又逐渐降低;而NH +4浓度则基本上是随着Pd/Cu 比值的增大呈增加的趋势.综合以上结果可知,当n (Pd)/n (Cu)=4时,催化剂具有最高的活性和选择性.出现这种现象的原因可以解释如下:当引入较少的Cu 时,由于Pd 与Cu 之间的协同作用,促进了催化剂的活性,所以反应速率加快;但引入过多的Cu 后,载体上有过多的活性位被Cu 所占据,相应的Pd 金属所占据的活性位势必减少,从而导致催化剂的活性降低.2.2 反应条件的影响为了考察反应条件对催化剂活性和选择性的影响,对不同初始浓度的硝酸盐溶液进行了催化还原实验.实验数据用Langmuir -Hinshelwood 一级动力学数学模型处理,结果如图3所示.很明显,在实验浓度范围内,硝酸盐初始浓度(c 0)与瞬时浓度(c )之比的对数值与时间之间基本呈线性关系,即硝酸盐的催化还原过程符合一级反应动力学方程.图3 不同初始浓度的硝酸盐溶液的催化还原反应Fig 3 Catalytic reduction of nitrate solution w ith differentiniti al concentration图4结果表明,增加H 2流量,可以加快反应速度,提高催化反应活性,但不利于选择性的提高.这是由于硝酸盐的还原是分步进行的,中间形成NO -2,NO,N 2O 和N 2等中间产物,在每一步都产生氧原子,而氧在氧化铝上的吸附性很强,从而占据了催化剂表面一定量的活性位,导致催化剂的活性降低.增加H 2流量,能促进催化剂表面更新,有利于硝酸盐的还原;但另一方面,多余的氢有利于与氮结合,形成副产物氨氮,从而降低了对氮的选择性. 催化剂用量对硝酸盐催化还原反应的影响结果#272# 催化学报第24卷图4 不同H 2流量下硝酸盐的催化还原反应Fig 4 Catalytic reducti on of nitrate under different flow rate of H 2(a)Nitrate concentration,(b)Ammonium concentration q V (H 2):(1)100ml/min,(2)200ml/min,(3)300ml/min图5 催化剂用量对硝酸盐催化还原反应的影响Fig 5 Effect of Pd -Cu/C -Al 2O 3amount on catalyticreduction of nitrate(1)Initi al acti vity,(2)Q (NH +4),(3)Q max (NO -2)见图5.可以看出,随着催化剂用量的增加,硝酸盐催化还原反应的初始活性虽略有上升,但变化不大;中间产物亚硝酸盐的最大生成量明显减少,氨氮的浓度也呈降低的趋势.催化剂用量增加抑制亚硝酸盐生成的原因可以解释如下:因为硝酸盐还原需要双金属催化剂,而亚硝酸盐还原只需要单金属催化剂,催化剂用量越多,单金属Pd 活性位的绝对数量应越多,所以生成的亚硝酸盐可迅速被还原,从而不会发生大量亚硝酸盐的积累.另一方面,催化剂用量的增加,可使最终副产物氨氮的量减少,提高对氮的选择性.这是由于硝酸盐催化还原生成氮是通过多步反应完成的[13],在反应过程中将生成中间产物NO x .两个NO x 分子相遇时,相互结合并形成N -N 键,生成N 2;若NO x 分子遇到催化剂表面吸附的H 2时,则两者结合形成N -H 键吸附相,此时若再次遇到H 2时就会生成NH +4.也就是说,催化剂表面覆盖大量的NO x 或表面吸附的H 2的浓度低,应有利于还原反应对N 2的选择性.在其他反应条件相同的前提下,催化剂用量越多,单位质量催化剂表面上H 2的浓度相对较低,故表现为硝酸盐催化还原反应对N 2的选择性提高.图6 管状陶瓷催化膜的结构示意图Fig 6 S chematic diagram of porous tubular catalytic membrane2.3 催化膜的结构和催化性能为了提高催化剂的选择性,并解决催化剂分离的问题,将催化剂负载于管状陶瓷膜上进行了实验.氢气从陶瓷膜的中间通入,陶瓷膜只允许气体通过,而硝酸盐溶液则不能通过.图6示出了管状陶瓷催化膜的结构.在陶瓷膜上实现了固、液、气三相之间的有效接触.#273#第4期张燕等:P d -Cu/C -A l 2O 3催化还原硝酸盐的研究图7是陶瓷催化膜脱除硝酸盐的时间曲线.可以看出,催化膜脱除硝酸盐的速率远低于悬浮态催化剂,但氨氮的生成量也明显减少,即对N 2的选择性有很大的提高.图7 陶瓷催化膜脱除硝酸盐的时间曲线Fig 7 T emporal curves of nitrate removal throughceramic catalytic membrane(1)Q (NO -3),(2)Q (NH +4),(3)Q (NO -2)由图8可以看出,用陶瓷膜催化剂,脱除的硝酸盐中有90%是选择性地转化为N 2.对于悬浮态催化剂而言,硝酸盐转化为N 2的分数只有7314%.悬浮态催化剂直接暴露在液相中,导致有过多的氢与反应中间产物发生接触,最终生成副产物氨氮.然而,催化膜反应器有效地提供了固、液、气三相接触的场所,可有效地控制气体量,从而提高了催化选择性.图8 不同催化剂上硝酸盐的催化还原反应Fig 8 Catalytic reduction of nitrate over different catalysts(1)Amount of N 2from NO -3conversion,(2)Ammonium concentration以上实验结果表明,催化反硝化脱除硝酸盐技术,可以克服常规物化方法和生物处理技术的缺点.催化还原硝酸盐方法可将初始浓度为100mg/L 的硝酸根离子在60min 中内完全脱除,反应速率比生物反硝化脱除硝酸盐的速率快几十倍.在实验条件下,氮的总脱除率可达80%以上.利用管状陶瓷膜催化剂,可有效地实现催化剂的固定和提高催化选择性.同时,陶瓷膜催化还原脱除硝酸盐工艺可在通常地下水的条件下进行,并且操作方便,易于实现自动化,尤其适用于小型水厂及没有统一供水系统而是自家开采地下水作为饮用水源的农村地区.可以认为,双金属催化剂催化还原地下水中硝酸盐是一具有良好发展前景的处理技术.参考文献1 Stark J M ,Hart S C.Natur e ,1997,385(6611):612 Haruv y N ,Hadas A,Ravina I,Shalhevet S.W ater SciT echnol ,2000,42(1/2):1353 宋秀杰,丁庭华.环境保护(Song X J,Ding T H.Env i -ron Pr ot ),1999,265(11):444 Super M ,Heese H de V ,M acK enzie D,Dempster W S,du Plessis J,F err eira J J.W ater Res ,1981,15(11):12655 F reedman D M ,Cantor K P,Ward M H,Helzlsouer K J.A r chives Environ H ealth ,2000,55(5):3266 Spalding R F,Ex ner M E.J Env iron Q ual ,1993,22(3):3927 L ee K -C,RittmannB E.W ater Sci T echnol ,2000,41(4/5):2198 Bems B,Jentoft F C,Schl &ogl R.A p p l Catal B ,1999,20(2):1559 Wisniewski C,P ersin F 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催化还原法去除废水中的硝酸盐

第１１期收稿日期：２０１９－０３－２０作者简介：吴依玲（１９９５—），女，福建龙岩人，在读硕士研究生，研究方向：废水脱硝；通讯作者：聂兆广，副教授，研究方向为催化反应工程。

催化还原法去除废水中的硝酸盐吴依玲，朱怀志，聂兆广，胡艳芳（青岛大学化学化工学院，山东青岛　２６６０７１）摘要：废水中硝酸盐的含量逐年增加，氮元素含量远远超过了国家排放标准，硝酸盐氮含量超标会造成很大危害，为了减少废水中硝酸盐含量，利用酸性条件下稀硫酸和铝粉产生的氢气作为还原剂脱除硝酸根。

探究在硝酸盐脱除过程中，不同ｐＨ值，不同氢气产生量条件下，硝酸盐氮脱除的效果。

结果表明，在ｐＨ值＝１的条件下氢气能有效还原硝酸盐氮，最大脱除率为９４．５％。

关键词：硝酸盐；铝粉；稀硫酸；甲酸中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）１１－０１８５－０２ＲｅｍｏｖａｌｏｆＮｉｔｒａｔｅｆｒｏｍＷａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙＣａｔａｌｙｔｉｃＲｅｄｕｃｔｉｏｎＷｕＹｉｌｉｎｇ，ＺｈｕＨｕａｉｚｈｉ，ＮｉｅＺｈａｏｇｕａｎｇ，ＨｕＹａｎｆａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｙｅａｒｂｙｙｅａｒ，ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｆａｒｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｅｘｃｅｅｄｉｎｇｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｗｉｌｌｃａｕｓｅｇｒｅａｔｈａｒｍｔｏｔｈｅｓｏｃｉｅｔｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｄｉｌｕｔｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍｐｏｗｄｅｒｕｎｄｅｒａｃｉｄｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓｕｓｅｄａｓｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｔｏｒｅｍｏｖｅｎｉｔｒａｔｅ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎｉｔｒａｔｅｒｅｍｏｖａｌ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｐＨ，ａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｐＨ＝１ｈｙｄｒｏｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｍａｘｉｍｕｍｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｉｓ９４．５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒａｔｅ；ａｌｕｍｉｎｉｕｍｐｏｗｄｅｒ；ｄｉｌｕｔｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ；ｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ工业迅速发展给环境带来一定的污染，在对污水研究的过程中，人们逐渐发现工业排污中过量的硝酸盐氮对人类以及家畜农作物造成不可忽视的危害，需要对硝酸盐氮的成因以及处理方法进行研究［１－２］，将所排放污水中硝酸盐氮的含量降低到所允许的范围内，实现可持续发展以及绿色发展，降低污染，确保我们人类所生活环境的相对安全。

催化加氢法去除地下水中硝酸盐氮

它具有反应速度快、不产生二次污染以及反应装置简单
的优点，是其他方法所无法比拟的。
２催化剂对去除硝酸盐氮的作用
研究表明，这个反应存在速率问题，因此很多工作
１加氢还原法治理地下水中硝酸盐氮的基本原理
硝酸盐中氮元素处于最高价态，Ｈ可将其还原为较低价态的氮气，不会向水中引入其他元素。反应方程式可表示为：５。－Ｎ３Ｈ一Ｎ＋６。ＨＪ２０＋２＋ｆＨ０ｒ１
比来表示。该值越大，说明选择性越好。
２１催化机理．
：
一ห้องสมุดไป่ตู้
（０一Ｎ）Ｎ，一（Ｈ）／／，
其中，为电极电势，它与物质的浓度有关：
，，
研究较多的催化剂是贵金属（ｄｔｕｒＲＰ、Ｐ、Ｒ、Ｉ￣ｈ
教学园地
王娇王召胡：化氢去地水硝盐丁明琴催加法除下中酸氮
３ｌ
１．９９ｊｉｓ．６１４９．００３．３０３６／．ｓｎ１７ — ８Ｘ２１．６０１
催化加氢法去除地下水中硝酸盐氮术
王丁娇
摘
２０：１４—０＋０．５９１［一。ｏ１１１ｇ０１１：．Ｖ１ｆ一２１１。０一
．
一般情况下，当一个氧化还原反应的Ｅ时，反＞０Ｖ应可能自动发生；当Ｅ＞０２Ｖ，反应可能进行得很彻。．时底。由此反应的Ｅ据可知，反应能自发进行，并且即便数￣Ｎａ＿Ｏ浓度仅为１ｍｌ时，趋势也很大。Ｏｏ‘

铁基催化剂对水中硝酸盐的催化还原性能研究

铁基催化剂对水中硝酸盐的催化还原性能研究近年来，水污染已经成为了一个严重的全球性问题。

硝酸盐是水中常见的一种污染物质，对人体健康和生态环境都有一定的影响。

因此，研究硝酸盐的净化和去除问题变得越来越重要。

铁基催化剂作为一种新兴的催化材料，其在水中硝酸盐的还原方面表现出了一定的优势，值得深入研究。

一、铁基催化剂简介铁基催化剂是一种含有铁的化合物，其具有较高的催化活性和选择性，广泛应用于生产和环保等领域。

针对硝酸盐的还原，常用的铁基催化剂有零价铁、铁炭复合材料和纳米铁等。

零价铁作为一种传统的铁基催化剂，由于其较低的价格、易得性和催化效果等因素，被广泛应用于水处理领域。

零价铁的还原机理为电子转移反应，硝酸盐还原为氨气或氮气等无毒物质。

然而，零价铁催化的反应速率较慢，因此需要加入辅助催化剂来提高反应速率。

铁炭复合材料是将铁与活性炭等复合材料混合而成，具有较高的表面积和催化活性，可以大大提高反应速率，因此是一种较新型的铁基催化剂。

在环境领域的应用也取得了一定的成就。

纳米铁是将零价铁颗粒化后制成的材料，其具有分散性好、反应速率快等优点。

纳米铁的制备方法主要有零价铁还原和化学还原等方法。

二、硝酸盐的还原硝酸盐是指具有一个或多个亚硝基(-NO2)化合物的盐类或酸类。

硝酸盐在水中的存在对自然环境和人类健康都有影响，其中最重要的是硝酸盐对水中生物的毒性和氯化物、硫酸盐等物质的协同效应。

硝酸盐的还原是指将硝酸盐转化为亚硝酸盐、氮气、氨等无毒物质的过程。

硝酸盐还原可以通过生化作用和非生化还原两种方式进行，其中生化还原主要是细菌、藻类和真菌等生物的代谢过程。

而铁基催化剂在非生化还原方面发挥了很好的作用。

三、铁基催化剂在水中硝酸盐的催化还原方面的应用铁基催化剂可以通过电子转移反应、还原择一反应和还原捆绑成对反应等方式对硝酸盐进行催化还原。

其中电子转移反应是铁基催化剂还原硝酸盐的主要反应机制，反应方程式为：NO3- + Fe0 → NH3+ N2铁基催化剂的反应速率和还原效果受多种影响因素的影响，如pH值、温度、溶液中还原剂浓度和硝酸盐浓度等。

tio2光催化还原水中硝酸盐的实验研究

目录摘要 (I)Absrtact (III)目录 (V)插图或附表清单 (VIII)第一章绪论 (1)1.1地下水中硝酸盐污染及危害 (1)1.2地下水硝酸盐脱除技术 (1)1.2.1物理化学法 (1)1.2.2生物法 (2)1.2.3化学还原法 (2)1.2.3光催化还原法 (6)1.3本课题的研究目的、意义及内容 (10)1.3.1研究目的和意义 (10)1.3.2研究内容 (11)第二章实验与分析方法 (12)2.1实验仪器与材料 (12)2.1.1实验仪器 (12)2.1.2实验材料 (12)2.2分析方法 (14)2.2.1总氮测定 (14)2.2.2硝酸盐氮测定 (14)2.2.3亚硝酸盐氮测定 (15)2.2.4氨氮测定 (15)第三章TiO2光催化还原水中硝酸盐 (16)3.1实验方法 (16)3.2结果与讨论 (16)3.2.1空穴清除剂种类对硝酸盐还原的影响 (16)3.2.2空穴清除剂浓度对硝酸盐还原的影响 (17)3.2.3催化剂投加量对硝酸盐还原的影响 (18)3.2.4光照条件对硝酸盐还原的影响 (19)3.3本章小结 (20)第四章金属掺杂TiO2光催化还原水中硝酸盐 (21)4.1实验方法 (21)4.2Ag掺杂TiO2催化剂的制备 (21)4.1.1光催化还原沉淀法制备Ag/TiO2催化剂 (21)4.1.2化学还原法制备Ag/TiO2催化剂 (21)4.3 Ag/TiO2光催化还原硝酸盐氮的性能研究 (22)4.3.1催化剂的表征 (22)4.3.2催化剂制备方法对硝酸盐还原的影响 (22)4.3.3光源对硝酸盐还原的影响 (23)4.3.4 Ag掺杂量对硝酸盐还原的影响 (24)4.3.5空穴清除剂种类对硝酸盐还原的影响 (25)4.3.6甲酸浓度对硝酸盐还原的影响 (25)4.3.7催化剂投加量对硝酸盐还原的影响 (26)4.3.8 TiO2煅烧温度对硝酸盐还原的影响 (27)4.3.9溶液起始pH对硝酸盐还原的影响 (29)4.3.10溶液中添加Fe2+或Fe3+对硝酸盐还原的影响 (29)4.3.11金属阳离子对硝酸盐还原的影响 (30)4.3.12无机阴离子对硝酸盐还原的影响 (31)4.3.12溶解氧对硝酸盐还原的影响 (33)4.3.13紫外灯与液面的距离对硝酸盐还原的影响 (33)4.3.14光催化还原反应过程中含氮化合物的变化情况 (34)4.4Pd/TiO2光催化还原硝酸盐氮的性能研究 (36)4.5本章小结 (37)第五章自制TiO2掺杂改性光催化还原水中硝酸盐 (39)5.1催化剂的制备 (39)5.1.1纳米TiO2的制备 (39)5.1.2 光催化还原沉淀法制备Ag/ TiO2催化剂 (39)5.1.3化学还原法制备Ag/ TiO2催化剂 (39)5.2实验方法 (40)5.3结果与讨论 (40)5.3.1催化剂的表征 (40)5.3.2催化剂制备方法对硝酸盐还原的影响 (41)5.3.3 Ag掺杂量对硝酸盐还原的影响 (41)5.3.4催化剂投加量对硝酸盐还原的影响 (42)5.3.5甲酸浓度对硝酸盐还原的影响 (43)5.3.6 TiO2前驱物煅烧温度对催化剂活性的影响 (44)5.3.7氨水浓度对催化剂活性的影响 (45)5.3.8四氯化钛溶液与氨水的配比对催化剂活性的影响 (46)5.3.9四氯化钛溶液与氨水的滴加顺序对催化剂活性的影响 (47)5.4本章小结 (48)第六章结论与展望 (49)6.1结论 (49)6.2展望 (50)参考文献 (51)致谢 (56)作者简介及攻读硕士学位期间发表的学术论文 (57)插图或附表清单图2- 1 催化剂材料 (13)图2- 2 总氮标准曲线 (14)图2- 3硝酸盐氮标准曲线 (14)图2- 4亚硝酸盐氮标准曲线 (15)图2- 5氨氮标准曲线 (15)图3- 1 空穴清除剂浓度对硝酸盐还原的影响 (17)图3- 2 催化剂用投加量对硝酸盐还原的影响 (18)图3- 3 光照条件对硝酸盐还原的影响 (19)图4- 1 Ag/TiO2的SEM照片 (22)图4- 2 不同Ag掺杂量对硝酸盐还原的影响 (24)图4- 3 不同甲酸浓度对硝酸盐还原的影响 (26)图4- 4 不同催化剂投加量对硝酸盐还原的影响 (27)图4- 5 TiO2煅烧温度对硝酸盐还原的影响 (28)图4- 6 溶液起始pH对硝酸盐还原的影响 (29)图4- 7 金属阳离子对硝酸盐还原的影响 (31)图4- 8 无机阴离子对硝酸盐还原的影响 (32)图4- 9 保护气体对硝酸盐还原的影响 (33)图4- 10 紫外灯与反应溶液液面的距离对硝酸盐还原的影响 (34)图4- 11 硝酸盐氮去除率随时间变化 (35)图4- 12 氨氮和亚硝酸盐氮浓度随时间变化 (35)图4- 13 Pd掺杂量对硝酸盐氮还原反应的影响 (36)图4- 14催化剂投加量对硝酸盐氮还原反应的影响 (37)图5- 1 Ag/TiO2的SEM照片 (40)图5- 2 不同Ag掺杂量对硝酸盐还原的影响 (42)图5- 3不同催化剂投加量对硝酸盐还原的影响 (43)图5- 4 不同甲酸浓度对硝酸盐还原的影响 (44)图5- 5 TiO2前驱物煅烧温度对催化剂活性的影响 (45)图5- 6 氨水浓度对催化剂活性的影响 (46)图5- 7 氨水与四氯化钛溶液配比对催化剂活性的影响 (46)图5- 8 四氯化钛溶液与氨水的滴加顺序对催化剂活性的影响 (47)表2. 1 实验仪器列表 (12)表2. 2 实验试剂列表 (12)表3. 1 不同空穴清除剂对光催化还原反应的影响 (16)表4. 1 不同催化剂制备方法对光催化还原反应的影响 (23)表4. 2 不同紫外灯组合光源对硝酸氮转化率、氨氮及亚硝酸氮生成量的影响.23表4. 3 不同空穴清除剂对光催化还原反应的影响 (25)表4. 4 添加Fe2+或Fe3+对光催化还原反应的影响 (30)表5. 1 不同催化剂制备方法对光催化还原反应的影响 (41)安徽建筑大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1地下水中硝酸盐污染及危害近年来，由于工业的迅速发展以及农业上农药化肥的大量使用，地下水中硝酸盐的污染已经成为世界各地普遍存在的一个环境问题。

一种以pd-cu为催化剂还原去除水体中no3-的机理 -回复

一种以pd-cu为催化剂还原去除水体中no3-的机理-回复题目：PDCU催化剂在水体中还原去除NO3的机理引言：随着工业化和农业化的快速发展，水体中的氮污染问题日益突出。

硝酸盐（NO3-）是水体中主要的氮污染物之一，对水生生物和人类健康造成潜在威胁。

因此，如何高效地去除水体中的NO3-成为一个迫切需要解决的问题。

近年来，基于催化剂的还原方法成为一种重要的NO3-去除技术。

本文将重点探讨一种以PDCU为催化剂的方法，讨论其机理及其在水体中去除NO3-的应用前景。

一、PDCU催化剂的介绍1.1 PDCU的特点PDCU（Pd/Cu合金）是由钯（Pd）和铜（Cu）两种金属组成的催化剂。

与其他催化剂相比，PDCU具有较高的催化活性和选择性，同时具有较低的代价和毒性。

1.2 PDCU的制备PDCU的制备通常采用沉积-还原法。

首先，将Pd和Cu的前驱体通过沉积的方式加载到负载物（如活性炭）上。

然后，通过还原反应将前驱体转化为金属，形成PDCU催化剂。

二、PDCU催化剂在NO3-还原中的机理2.1 NO3-的还原反应NO3-的还原反应主要包括两个步骤：将NO3-还原为亚硝酸盐（NO2-），再将亚硝酸盐进一步还原为氨（NH3）。

2.2 PDCU的作用机制PDCU催化剂在NO3-还原中的作用机制主要包括以下几个方面：（1）Pd的作用：钯具有良好的催化活性，可以加速NO3-到亚硝酸盐的转化反应。

此外，钯还可以与NO2-反应生成氨和氢气。

（2）Cu的作用：铜的存在可以显著提高催化剂的稳定性和选择性，同时减少不必要的副产物。

三、PDCU催化剂的性能与应用前景3.1 催化活性PDCU催化剂具有较高的催化活性，可以在低温下实现NO3-的高效还原。

3.2 选择性PDCU催化剂对于NO3-的还原具有较好的选择性，不易产生不必要的副产物。

3.3 可再生性PDCU催化剂具有良好的可再生性，通过适当的再生方法，可以实现其多次使用，降低处理成本。

电化学催化还原去除水中硝酸根的研究

电化学催化还原去除水中硝酸根的研究近年来全球水质恶化严重，硝酸盐是流入水体的重要污染物。

对于提高水质，减少生态风险，有效去除水中硝酸根是重要的现实意义。

目前，电化学催化还原技术已被认为是一种有效的硝酸根去除方法。

一、电化学催化还原去除水中硝酸根的理论基础
1）电化学机理：硝酸根电荷迁移过程中，在催化剂表面，硝酸根可以
与催化剂表面上的氧化物结合，这种电荷的迁移被遗传到碱性物质形
成酰胺，然后经过氢氧化反应由碱性物质转变为水解物形成水以及氨。

2）催化剂类型：铂基催化剂、电催化剂、细颗粒型聚合物复合材料和
氧化钙/氢氧化钠复合材料等等。

二、研究结果
1）电催化还原去除硝酸根的机理：为了研究电催化还原去除水中硝酸
根的机理，采用电化学催化剂纤维技术，结果表明，在20度C时，反
应完全进行了硝酸根和还原有机物之间的电荷转移，随着温度的升高，去除效率得到显著提高。

2）细颗粒型聚合物复合材料技术研究：为了研究细颗粒型聚合物复合
材料技术在处理硝酸根的有效性，结果发现，在pH值5.5的条件下使
用此类材料时，初始溶液的硝酸根去除率达到99.11％，而氨的产率达
到95.6 ％。

三、研究结论
从上述结果来看，电化学催化还原技术在处理水中硝酸根的有效性。

铂基催化剂、电催化剂、细颗粒型聚合物复合材料和氧化钙/氢氧化钠复合材料等催化剂均可以有效地去除水中硝酸根。

尽管电化学催化还原技术已被认为是一种有效的硝酸根去除方法，但是由于细微差别（如水体中存在其他污染物），这种技术的效果可能不同，因此仍需持续发展新的方法和材料来提高电化学催化还原的有效性。

Pd_Cu负载型催化剂催化还原水中硝酸盐的研究进展

[ 15 ]
。 20 世纪 80 年代末 , Vorlop K等
[ 12 ]
首
。
次提出了硝酸盐的贵金属催化还原脱硝技术。贵金属加氢催化还原硝酸盐是一个多相催化过程 , 它以
H2 为还原剂 ,通过负载型贵金属催化剂吸附氢 , 然
γ - A l2 O3 催化作为一种粉状催化剂 , Pd - Cu / 剂存在不足 : ( 1 ) 由于内扩散和传质限制的影响 ,降低了催化剂的活性和选择性 ; ( 2 ) 由于粉状催化剂粒径细小 , 不易进行回收 , 造成了贵金属的浪费 ; ( 3 ) H2 和水流混合在一起 ,在工业生产中容易诱发安全问题。随着近年来膜催化反应技术的日益完善 ,出现了以膜作为载体 , 负载活性催化组分 , 并应用于水中硝酸盐加氢还原的研究。O leg M Ilinitch 等
Pd - Cu /陶瓷膜允许 H2 、硝酸盐离子和催化活性表
+
认为 , NO3 在钯铜双金属共同作用下
-
-
生成 NO2 ,然后 NO2 在钯表面生成中间产物 NOx, 2 个 NOx 分子相遇时相互结合并形成 N —N 生成 N2 ; 若 NOx分子遇到催化剂表面吸附的 H 时 , 则两者结合形成 N —H , 若再次相遇到 H 时就会生成 + NH4 。整个催化还原反应的化学方程式如下 : 主反应 : 2NO3 + 5H2 N2 + 2OH + 4H2 O 副反应 : + 2NO3 + 8H2 2NH4 + 4OH + 2H2 O
, 地下水中的
1 水的脱硝技术
有许多方法可将水中硝酸盐脱除 , 最普遍的比
收稿日期 : 2007 - 01 - 13 作者简介 : 陈春辉 , 1982 年生 ,男 ,福建省泉州市人 ,在读硕士研究生 ,主要从事膜反应器研究。

金属铁还原去除水中硝酸盐的研究

第3期2020年6月No.3 June，2020探究我国水资源污染情况及世界各国水资源污染情况可知，地下水中硝酸盐的污染已成为水资源污染的重要类型。

地下水资源一旦被硝酸盐污染，就会直接或间接危害人们的身体健康。

硝酸盐在水体中不断沉积和增加，会进一步导致新生儿患高铁血红蛋白症，进而影响国民幸福。

当前，硝酸盐污染水体问题已成为世界性环境问题。

如何借助现有的科学技术、物理措施甚至生物化学反应，进一步降低水中硝酸盐的质量浓度、确保区域民众生命财产安全是困扰环境保护学家的重要难题。

在此情况下，以金属铁还原去除水中硝酸盐的相关研究也就具备了不容忽视的重要理论意义和价值。

1 水中硝酸盐污染现状众所周知，在很长一段时间里，每年地球的实际固氮量都远远超过了反硝化所释放的氮元素质量浓度，这导致硝酸盐氮在底层土壤或地下水中不断积累，使自然界的各种水体硝酸盐质量分数大大超过了水体承受标准。

目前，世界范围内地下水硝酸盐的污染情况已越来越严重。

意大利的相关报道显示，尽管意大利国家政府及地方政府部门都在加大农业转型力度，旨在从农业入手，不断减少硝酸盐的实际排放量，但该国的硝酸盐仍旧是周围地区内的重要污染物之一，35%左右井水的实际硝酸盐质量浓度超过了50 mg/L ，远远超过了井水对硝酸盐的承载能力。

美国部分地区的地下水调查报告也指出，大部分区域的硝酸盐质量浓度超过了63 mg/L ，部分地区的硝酸盐质量浓度甚至超过了112 mg/L 。

与此同时，德国50%左右的农用井水的实际硝酸盐质量浓度超过了60 mg/L 。

欧美地区的部分水体硝酸盐实际质量浓度超标更加严重，亚洲地区同样如此，部分农业生产聚集地区的地下水水体硝酸盐质量浓度实际超标更加严重。

就我国现阶段水中硝酸盐的污染情况而言，由于硝酸盐无色无味且易溶于水，绝大部分农村甚至城市郊区居民长期饮用被硝酸盐严重污染的井水，并且不知道该井水已被污染，给民众的身体健康带来了极大威胁。

电催化降解硝酸盐的研究与展望

电催化降解硝酸盐的研究与展望摘要：电化学催化是个有效的降解硝酸盐的手段，本文综述了金属基催化剂、无机非金属、复合材料、等三种类型材料对电催化降解硝酸盐的影响，最后对电催还降解硝酸盐的应用前景进行了展望。

关键词：电催化; 硝酸盐降解; 金属基材料；无机非金属材料；复合材料一、前言人类活动的日益增多，水体中的硝酸盐含量不断提高，污染水体，进而威胁环境和人类健康[1]。

目前降解硝酸盐主要通过电渗析、生物脱氮和离子交换的方法，这些方式都存在或不经济或不够效率等问题。

电化学催化还原法是指在通过电化学反应装置，采用合适的阴极与阳极电极，再施加一个合适的电流或电压，在特定的实验条件（如温度、PH等）下，通过电子转移的方式，在阴极表面逐步还原硝酸盐，生成亚硝酸盐、氨氮化合物或N，从而降解水中硝酸盐的过程。

2电化学法反应器构造简易、操作简便、无须外加还原剂、反应快速高效，因此作为一种环境友好型处理技术，因此，电催化降解技术已成了绿色化学的新宠儿，利用电子作为绿色还原剂并降解水体中硝酸根的有效策略[2]。

本文主要从不同催化剂的种类：金属基催化剂、无机非金属催化剂、复合材料催化剂对电化学催化硝酸盐还原影响进行综述。

二、金属基催化剂金属材料是催化剂选择的热门，例如Fe、Cu、Ni、Pd、Pt[3]等。

Xie等[4]研究了In、Zn、Al、Pb、Bi、Sn几种金属电极对硝酸盐还原的效果，在最佳条件下对硝酸盐(100ppm)的降解率可达 84.5%。

金属材料具有自由移动的载流子，电子可以从材料表面迅速进入到硝酸盐溶液中，使得金属表面对氮的吸附能力比。

做成金属纳米材料的更能提高了传统吸附较强，促使硝酸根离子进行转化为N2剂的性能，与传统吸附剂相比，纳米材料具有更高的孔隙率、表面积、比表面积、吸附活性，催化电位高以及更多的活性位点和可控的孔径和表面化学性质，不仅可以通过物理吸附还可以经过化学吸附附着在表面上，表现出较强的吸附性能，可以做成纳米颗粒、纳米管、纳米团簇、纳米壳、纳米纤维和纳米复合材料。

负载型膜催化剂催化还原水中硝酸盐的研究

ＫｅｒｓＰＣｍｅｒｎａａｙｔｎｔｔｃｔｙｉｅｕｔｎｙｗｏｄｄｕｂｍａｅｃｔｓｌｉａｅｒａａｔｒｄｃｉｌｃｏ
随着工农业的发展。人类大规模的固氮活动。破坏了自然界氮素循环的平衡．导致了硝酸盐在地下水中的污染．且有日益恶化的趋势… 并。硝酸盐摄人人体后。对人类的健康构成极大的威胁闭会。世界卫生组织规定饮用水中的硝酸盐氮的标准为１ｇ。０ｍ／Ｌ我国规定饮用水中硝酸盐氮最高浓度为２／。０ｍｇＬ
ＣＨＥＮｕｈｉＹＥｎ－ｉＺＨＯＵｎ－ｕＣｈｎ・ｕ，Ｈｏｇｑ，Ｙｏｇｈａ
（ｓｔｔｏｏｄｒＴｃｎｌｙＣｌｇＣｅｉｒＣｅｉｌＥｇｎｅｉ，ｅｔｌｏｔＵｉｒｔＣａｇｈ４０８．ｈｎ）ＩｔｕｎｉｅｆＰｗｅｅｈｏｏ，ｏｌｅｏｈｍｓｙ＆ｈｍｃｎｉｅｒｇＣｎｒｕｎｖｓｙｈｎｓａ１０３ＣｉａｇｅｆｔｏｎａＳｈｅｉ，
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光催化实验方案

光催化还原水中硝酸盐的实验方案1、实验目的和任务1.1、实验目的本实验目的是以TiO2为催化剂，通过光催化还原水中的硝酸盐。

1.2、实验任务（1）制备出高活性TiO2光催化剂（2）研究不同电子供体对脱硝的影响：甲酸、乙酸、甲醇等空穴清除剂(或其他清除剂)；其他常规地下水中还原性污染物；（3）在合适的有机物确定后：研究光源（UV254，365，SUN光）、温度、pH、共存离子(NaHCO3,等3-5种离子)、氧化还原电位ORP(以共存氧化剂或还原剂控制，O2、O3、H2O2、等)影响, 还需要比较无催化剂的直接光氧化（4）反应需要注意测试TN, TOC(或COD)的变化，适当测试硝酸盐氮的还原产物(亚硝酸盐，氨)(如果氧对反应的影响大，应该设计密闭反应器进行上述实验)2、实验原理光催化还原法是利用光激发催化剂降解水中污染物的方法。

由于半导体能带的不连续，在填满电子的低能价带和空的高能导带之间存在一个禁带，所以当用能量等于或大于禁带宽度光照射半导体时，价带上的电子（e-）被激发跃迁至导带，在导带上产生带负电的电子（e-），在价带上产生相应的空穴（h+），电子空穴对能在电场作用下分离，迁移到粒子表面。

光生电子（e-）有很强的还原性，吸附在催化剂表面上的NO3-在催化剂作用下被还原为NO2-，在催化剂表面上NO2-生成中间产物NO x，两个NO x分子相遇时相互结合形成N-N键，生成N2；若NO x 分子遇到催化剂表面吸附的H时，两者结合形成N-H键，若再次遇到H时就会生成NH4+。

3、实验部分3.1、试剂与仪器实验试剂：国药试剂TiO2、硝酸钠、甲酸、乙酸、甲醇、纳氏试剂、N-(1-萘基)-乙二胺二盐酸盐。

实验仪器：可见光分光光度计、紫外可见分光光度计、马弗炉、压力锅。

3.2、TiO2催化剂的制备称取10-20g国药试剂TiO2在马弗炉中以3℃/min升到500℃煅烧2h。

3.3、TiO2 光催化还原硝酸根实验（1）将预先配制好的硝酸盐氮浓度为50 mg/L 的溶液加入编号为①②③三个烧杯中每个烧杯中加200mL；（2）每个烧杯中加入等量的浓度为0.5g/L催化剂；（3）在①中加入浓度为0.05mol/L的甲酸，在②中加入浓度为0.05mol/L的乙酸，在③中加入浓度为0.05mol/L的甲醇，开始计时反应；（4）每隔30min取一次水样，用离心去TiO2，提取上清液，用碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定总氮的浓度，反应共进行3h。

催化还原脱除地下水中的硝酸盐

4 4 22 2环境科学动态2003 年第 2 期ENV I RONMEN TAL SCI ENCE T RENDSNo 12 , 2003催化还原脱除地下水中的硝酸盐孙彩霞1王琴2何云峰1陈英旭1(11 浙江大学环境工程系 , 浙江杭州 , 310029 21 海宁市环境保护监测站 , 浙江海宁 , 314400)【摘要】本文介绍了催化还原脱除地下水中硝酸盐的原理、催化剂的选择、催化剂的制备等问题。

与传统的硝酸盐脱除技术相比 , 催化还原法具有运行时间短以及管理方便等优势 , 但是目前催化剂的活性和选择性还不够理想 , 而且反应过程中还会受到传质等因素的限制。

【关键词】地下水 ; 硝酸盐 ; 催化还原中图分类号 : X 131文献标识码 : A文章编号 : 1003 - 2347 (2003) 02 - 0006 - 04地下水是人类主要的饮用水水源 , 人类大规模的固氮活动破坏了自然界氮元素循环平衡 , 导致了硝酸NO -┌→N 2O →N 2H 2/ PdMe - Al 2O 3→NO - H 2/ Pd - Al 2O 3→[ NO] →N3盐氮在地下水中的累积。

特别是由于农业活动中大量 22└→N H +氮素化肥及农家肥的使用所造成的面源污染和地表污废水排放 , 向地下渗透使地下水中的硝酸盐含量升高。

硝酸盐在人体内经硝酸盐还原菌的作用后被还原成亚硝酸盐。

亚硝酸盐与血液中的血红蛋白反应生成高铁血红蛋白 , 从而影响血液的氧传输能力 , 长期饮用硝酸盐含量高的饮用水还会诱发癌症。

世界卫生组织规定饮用水中的硝酸盐氮 < 10m g/ L , 我国对于饮用水中硝酸盐在被还原为氮气的同时还会有副产物 N H +及其它氮氧化物的生成。

在理论上 , 只要合理选用催化剂和控制反应条件 , 通过化学催化还原 , 完全可以将硝酸盐氮全部还原为氮气。

化学催化剂的催化活性可以比生物反硝化酶的活性高 30 倍以上。

双金属催化去除水中硝酸盐的研究进展

双金属催化去除水中硝酸盐的研究进展
刘正强;胡胜;廖敏秀
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2011(38)6
【摘要】随着工农业的迅速发展,人类大规模的同氮活动破坏了自然界氮素循环的平衡.水中硝酸盐氦的污染问题目渐引起人们的关注,去除水中硝酸盐的常规方法都有其难以克服的缺点.双金属催化还原法是一种新型的水脱氮技术,该方法具有反应速率快、生成氮气选择性高、能耗低且易操作等优点.文章在综述双金属催化还原水中硝酸根研究进展的基础上,重点对双金属催化剂性质、反应机理、传质过程、催化剂选择与制备进行了详细阐述,提出有效提高硝酸盐还原速度的同时控制反应发生的方向是该技术的关键;寻求高效、商选择性和稳定性的催化剂,探索多工艺组合及催化剂性能优化是该领域的研究方向.
【总页数】3页(P105-107)
【作者】刘正强;胡胜;廖敏秀
【作者单位】深圳市朗坤环保有限公司,广东,深圳,518117;深圳市朗坤环保有限公司,广东,深圳,518117;湘潭大学,湖南,湘潭,411105
【正文语种】中文
【中图分类】X
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