[发明专利]水体硝酸盐净化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种水体硝酸盐净化剂及其应用，旨在解决现有处理技术中应用受限、二次污染和脱氮效率低的技术问题。本发明的水体硝酸盐净化剂制备方法为：将生物质研磨过筛后制备生物炭；加入FeCl₃溶液制备铁改性生物炭；加入丙烯酰胺、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵制备水体硝酸盐净化剂。本发明还提供了一种水系统中硝酸盐的处理方法：调节待处理排污水pH和温度；加入水体硝酸盐净化剂即成。本发明可用于处理生产污水，防控农业面源污染的作用，还可用于处理饮用水的硝酸盐污染，缓解高硝酸盐含量的饮用水给人类健康造成的危害，防治水体进一步恶化，为水源保护提供一个行之有效的措置。

技术领域

本发明涉及水体环保处理技术领域，具体涉及一种水体硝酸盐净化剂及其应用。

背景技术

由于农业生产中化肥农药的过量使用，以及工业和生活废水的排放，水体硝酸盐污染已经成为全球面临的主要环境问题之一。

我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定饮用水中硝酸盐氮质量浓度的上限值为10mg/L。饮用水中硝酸盐过高时，硝酸盐易被人体内的菌类还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐将红蛋白中的二价铁转化为三价铁，导致红血球失去携氧能力；硝酸盐和亚硝酸盐在各种有机氮化合物的作用下，形成亚硝基酚胺和亚硝基胺，诱导脑、神经系统、骨骼、肠道、皮肤、甲状腺等肿瘤疾病。

对自然环境来说，过高的硝酸盐会诱发水体的富营养化，从而影响该区域的生物多样性；对农业种植来说，当农作物吸收过量的硝酸盐时，其产量品质和营养价值均会降低，且在其长期运输或储存过程中，硝酸盐还原为亚硝酸盐，会引起食物中毒；对畜牧养殖来说，当饲料中的硝酸盐超过1%，会引起牲畜的急性中毒。

鉴于水体中硝酸盐污染所导致的一系列人类健康和环境风险，水体脱硝的研究成为重中之重。

目前，硝酸盐处理技术可以分为物理法（包括膜分离法、蒸馏法和离子交换法）、化学法（包括还原法、电化学法和氢气催化还原脱氮法）和生物法（即微生物反硝化法）。然而，现有的物理法不仅再生剂成本高费，工艺复杂，产生浓缩废水，尤其是离子交换法出水中氯离子含量高，需进行后续处理；化学法反应副产物不仅包括大量铁污泥，生成的氨也需设置后处理环节，如遇溢出游离在外，则会对环境会造成二次污染；生物法脱氮效率低，对设备要求高，往往需要极大的生化池以及较长的停留时间。

因此，当前亟需研发一种应用广泛、简单易操作、脱氮效果好的的水体脱硝方法，以解决水系统中硝酸盐污染的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水体硝酸盐净化剂及其应用，以期解决现有处理技术中应用受限、二次污染和脱氮效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种水体硝酸盐净化剂，其制备方法包括以下步骤：

（1）将生物质研磨过筛后，无氧条件下逐渐升温1～1.5h至600℃，煅烧1.5～2.5h，冷却至室温；

（2）按固液比为1：8～12的比例加入HCl溶液浸泡1～1.5h，再用水洗至中性，烘干，研磨过筛，得生物炭；

（3）取所述生物炭加入FeCl₃溶液，超声振荡2～2.5h，烘干，无氧条件下300℃煅烧1～1.5h，冷却，磨碎过筛，得铁改性生物炭；

其中，Fe和生物炭的质量比为0.5～1：1；生物炭和FeCl₃溶液的固液比为1：8～12；

（4）取丙烯酰胺，加入水，快速搅拌至完全溶解，再加入所述铁改性生物炭，在搅拌下加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，快速搅拌至完全溶解；通入N₂，气体置换15～20 min；