專利名稱：Pd/Fe₃O₄催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的方法，具體涉及一種Pd/Fe304催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用。
背景技術：
隨著世界工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人類生產(chǎn)活動的大規(guī)模擴大，作為飲用水主要來源地的表水中硝酸根的濃度在不斷增加，并且有日益惡化的趨勢。飲用水和蔬菜等飲食中含有過量的硝酸鹽，會對人體產(chǎn)生很大的危害。雖然硝酸鹽本身對人體沒有危害，但硝酸鹽攝入人體后在還原性細菌的作用下部分被還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與人體血液作用，將血液中的血紅蛋白分子中的二價鐵氧化為三價鐵,形成高鐵血紅蛋白癥,從而使血液失去攜氧功能，使人缺氧中毒，輕者頭暈、心悸、嘔吐、口唇青紫，重者神志不清、呼吸急促、抽搐，搶救不及時可危及生命，尤其是三個月以下的嬰兒，由于其胃內(nèi)酸度低于成年人，且體內(nèi)可以將高鐵血紅蛋白轉換回血紅蛋白的酶含量較成年人低，更易患高鐵血紅蛋白癥。此外還發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽在胃中能和氨氮結合形成亞硝胺和亞硝酰氨，它們都是高度致癌物質，也是能造成畸胎和引發(fā)誘變的物質。

鑒于硝酸鹽的危害，全世界的環(huán)境機構都為飲用水中硝酸鹽氮的含量限定了最高允許濃度。世界衛(wèi)生組織國際飲水衛(wèi)生標準和歐盟組織規(guī)定飲用水中硝酸鹽的最高允許濃度為10mg/L。美國的飲用水標準公共衛(wèi)生部規(guī)定，飲用水中硝酸鹽的含量不允許超過10mg/L。我國地下水水質標準中飲用水標準規(guī)定硝酸鹽含量也是10mg/L(以N計)。早在六十年代，我國北方一些地區(qū)，如遼寧、吉林、河北等省(尤其以地下水供水為主)的部分地區(qū)，曾經(jīng)有過“地下肥水”問題的報道，所謂“地下肥水”就是硝酸鹽污染的地下水。80年代我國對全國118個大中城市2 7年的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，有76個城市地下水受到嚴重污染，占64% ；39個城市地下水受輕度污染，占33% ;僅有3個城市地下水未受污染。目前，我國大約有3500萬人在飲用高硝酸鹽污染的水，主要分布在華北、西北、東北地區(qū)，且某些地區(qū)污染已經(jīng)十分嚴重。因此消除水中硝酸鹽的污染是一項頗具挑戰(zhàn)性而又急迫的任務。目前，除去水中硝酸根或亞硝酸根的方法主要有:離子交換法、反滲透法、電滲析法、生物脫氮法、化學還原法。其中，離子交換、反滲透、電滲析屬于物理方法，其局限性是沒有把硝酸根或亞硝酸根徹底的除去，而是產(chǎn)生了大量的廢水，這些廢水仍然需要進一步的處理。生物脫氮法的缺點是周期長，容易產(chǎn)生大量的污泥廢棄物?；瘜W還原法容易造成對水質的污染，引入雜質離子，而且還原劑不能重復利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種PcVFe3O4催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用。PcVFe3O4催化劑在水溶液中可以催化還原硝酸根或亞硝酸根，Pd/Fe304催化劑活性高、容易分離，經(jīng)過六次循環(huán)利用后仍然具有很好的催化作用。本發(fā)明的技術方案為:一種Pd/Fe304催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，該應用是在含有硝酸根或亞硝酸根的水溶液中放入Pd/Fe304催化劑，用鹽酸和氫氧化鈉中的一種或兩種控制溶液初始PH為4 11，然后通入氫氣進行催化還原反應；其中，催化劑用量0.3 2g/L，溶液中硝酸根或亞硝酸根含量50 200ppm，反應時間0.3 3小時。反應過程中可以不再控制溶液pH值，或用鹽酸和氫氧化鈉中的一種或兩種控制溶液PH恒為4 11中的任意值。所述PcVFe3O4催化劑中Pd的質量含量為3 5%，每升溶液中氫氣用量為50 200ml ο上述催化還原過程的反應式為:
權利要求
1.一種Pd/Fe304催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，其特征在于:在含有硝酸根或亞硝酸根的水溶液中放入Pd/Fe304催化劑，用鹽酸和氫氧化鈉中的一種或兩種控制溶液初始pH為4 11，然后通入氫氣進行催化還原反應；其中，催化劑用量0.3 2g/L，溶液中硝酸根或亞硝酸根含量50 200ppm，反應時間0.3 3小時。
2.根據(jù)權利要求1所述的Pd/Fe304催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，其特征在于:用鹽酸和氫氧化鈉中的一種或兩種控制反應過程中溶液PH恒為4 11中的任意值。
3.根據(jù)權利要求1或2任一所述的PcVFe3O4催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，其特征在于:所述Pd/Fe304催化劑中Pd的質量含量為3 5%。
4.根據(jù)權利要求1或2任一所述的Pc/Fe3O4催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，其特征在于:每升溶液中氫氣用量為50 200ml。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Pd/Fe3O4催化劑用于除去水溶液中硝酸根或亞硝酸根的應用，該應用是在含有硝酸根或亞硝酸根的水溶液中放入Pd/Fe3O4催化劑，用鹽酸和氫氧化鈉中的一種或兩種控制溶液初始pH為4～11，然后通入氫氣進行催化還原反應。在催化還原反應中，四氧化三鐵起到了將硝酸根還原為亞硝酸根的作用，同時為亞硝酸根的還原提供了活性位，在很寬的pH范圍內(nèi)都能起到催化還原的作用，并能將亞硝酸根完全還原。所用Pd/Fe3O4催化劑具有超順磁性，飽和磁化強度可達75.9emu/g，具有容易回收利用的特點。催化還原硝酸根和亞硝酸根的主產(chǎn)物是銨根離子，生成的銨根離子可以通過折點氯化法完全去除。
文檔編號C02F1/70GK103102002SQ20111035169
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者孫武珠, 李琦, 高世安, 尚建庫 申請人:中國科學院金屬研究所