电催化还原去除水中亚硝酸盐氮的研究

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由于亚硝酸盐会直接或间接诱发人体胃癌、肝癌、食道癌等疾病,或使患儿患上高铁血红蛋白症,还会引发高血压,所以,对去除含亚硝酸盐氮废水的处理迫在眉睫。由于电化学水处理技术具有多功能性、应用范围广、无二次污染、可控性好、经济性等优势,Pd-Me双金属催化还原NO3--N中Pd对NO2--N的还原机理,本实验采用金属负载PdCl2电催化还原去除水中亚硝酸盐氮。本研究利用浸渍法制备的Pd涂层阴极和热分解法制备的Cu涂层阴极串联法,实验研究了Pd涂层电极对亚硝酸盐污染物去除的影响因素以及Cu涂层电极对产生的副产物N03--N还原的作用原理等。在电催化还原实验中,选用在反应过程当中稳定,符合“绿色环保”要求,不会产生有害物质的钛基电极;利用金属Pd催化剂加快了反应速度,提高反应效率,而且提高对反应物N02--N的选择率。通过对实验条件的选择,选用Ti/Ir-Ru阳极,前驱物PdCl2的浸渍浓度为0.08mol/L的钛基阴极组成的电解体系,选择最佳实验条件为:电流密度4mA/cm2、极板距离3mm、搅拌强度600rad/min、反应温度为30℃、初始pH值为7、HCOONa浓度为600mg/L。在最佳条件下,亚硝酸盐的去除率可以达到90%以上,即将初始浓度为10mg/L的N02"-N可去除至0.4mg/L;TN去除率可以达到86.32%,实现了无害化去除水中N02--N的工艺目标。本实验对DSA阳极和Pd涂层阴极催化还原NO2-N的结果以及对N02--N还原机理进行了分析与研究。结果表明在催化电解体系内,溶液内部通过Pd涂层阴极表面吸附固定N02--N中的N、活性还原剂H在对NO2--N的电子云实现攻击后,趋向于和O形成新键。O—H在Pd[NO2-,H]的吸附体系中脱附后,N02--N被还原为NO-N,2个NO分子相遇时相结合并形成N-N生成N2。亚硝酸盐的电催化还原技术可以说是一项有效、实用的催化还原技术,最后对水中亚硝酸盐去除技术的发展方向、存在的现有技术问题、实验问题和有待解决改进的方面进行了探讨。
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