[发明专利]一种电化学去除饮用水源中硝酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术的应用领域，具体地说是涉及一种电化学去除饮用 水源中硝酸盐的方法。

背景技术

目前，许多国家的地下水都受到不同程度的硝酸盐污染。在欧洲的一些地 区，30年前硝酸盐的污染就已达到比较严重的水平，而且还在继续增长。在我 国，地下水硝酸盐污染也无处不在，人口密集以及粮食高产的地区情况尤为严 重。在80年代初期，我国一些城市的地下水就受到硝酸盐污染，对41个城市的 监测数据表明当时己有1/3的城市地下水中存在硝酸盐污染问题，一些地区污 染十分严重。饮用高硝酸盐含量的地下水会给人类健康造成危害，硝酸盐对人 体的危害主要是由于其在人体内被还原为亚硝酸盐所引起的，这种还原作用发 生在任何年龄段人体的唾液中和小于三个月婴儿的消化道中。亚硝酸盐能导致 高铁血红蛋白症和诱发多种癌症，在较大剂量时还对人体血管神经和心血管系 统存在不良影响。世界卫生组织(WHO)现行标准制定于1984年，其对饮用水中 硝酸盐氮含量的指导性标准为10mg/L，推荐标准为5mg/L。美国的标准为10 mg/L，我国自2007年7月开始实行的新《生活饮用水卫生标准》也规定饮用水 中硝酸盐氮不得超过10mg/L。

目前对受硝酸盐污染的饮用水的净化技术，主要有物理法、化学法、生物 法和这些技术的复合集成法。物理处理法没有对硝酸盐进行还原分解，因此该 工艺最大的缺点就是存在废液的处置问题，处理不当会造成对环境的二次污 染。化学处理法主要是催化还原法，该方法很难将硝酸盐完全还原成无害的氮 气，并且会产生金属离子、金属氧化物或水合金属氧化物等反应产物而导致二 次污染，所以对后续处理要求较高。目前的生物反硝化法由于地下水中的营养 缺乏，需添加甲醇等有机碳源，但普遍存在处理效率低、抗负荷冲击能力弱等 缺点。

与之相比，电化学法利用电子作为洁净的氧化还原反应参与物，直接地或 间接地进行化学物质间的转换，不需要像化学法那样大量应用氧化剂或还原 剂，因而是一种较为环保的方法。如在日本专利JP2003-71461A中所公开的方 法，先将硝酸盐还原成氨或其他气态氮化合物，然后再利用化学催化法把生成 的氨氮氧化成无害的氮气从而达到去除硝酸盐的目的。在中国专利 CN1789498A中公开了使用金属改性活性炭纤维电极和用该电极去除硝酸盐的 方法，但是这种方法不能将硝酸盐还原副产物(主要是铵盐)去除。在文献： Feng等，Journal of Hazardous Materials，Volume 103，pp 65-78；JP2006-68743A 中，还公开了利用电化学法氧化废水中的氨氮的研究，也没能解决副产物硝酸 盐去除的问题。因此，由于电化学法还原去除硝酸盐时普遍存在生成了亚硝酸 盐及氨等副产物，从而造成了另外的污染，而且迄今为止一直没有有效的解决 方案，限制了电化学法的实用化。

发明内容

本发明的目的在于基本上克服现有的电化学法的种种缺陷，从而提供一种 无害化地完全去除饮用水源中硝酸盐的电化学方法。本发明的方法可以在一个 电化学反应槽内有效地去除生成的副产物亚硝酸盐及氨，而使硝酸盐全部转化 为对环境无害的氮气，从而达到在单一的一个反应器中无害化去除硝酸盐的目 的，而无需其他辅助的处理装置。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种电化学去除饮用水源中硝酸盐的方法，包括如下的步骤： 在一电解槽中，使用包括Fe，Ti，Al，Pd，Cu，Zn，Sn，Cu/Zn，Cu/Pd或 Ti/Pd的电极作为阴极，使用包括Pt，Ir，Ru，Pd或Pb系的不溶性电极作为 阳极，将待处理的水在电流密度10-50mA/cm²下，电解1-5小时。

本发明的方法适用于处理NO₃^—N浓度为25-100mg/L的水。

本发明提供的电化学去除饮用水源中硝酸盐的方法，还包括在电解过程 中，添加氯离子化合物。

所述的氯离子化合物优选氯化钠或氯化钾。

所述的氯离子化合物的添加量为0-5g/L(待处理水)，优选的添加量为 0.3-1.0g/L。

所述的氯离子化合物的添加优选在电解开始0.5-1.5小时后添加。