[发明专利]一种镍基化学链氧化处理尿素废水的方法

说明书

本发明公开了一种镍基化学链氧化处理尿素废水的方法，包括以下步骤：将镍基材料氧化至高价态；将处于氧化态的镍基材料置于尿素溶液中，进行尿素的氧化降解。所述镍基材料包括含有镍元素的一元或者多元氢氧化物、氧化物、磷化物、硒化物、氮化物、硫化物、合金材料、金属有机框架材料、钙钛矿以及负载镍元素的复合材料。本申请以镍基材料为媒介氧化尿素，高选择性的生成氮气和CO₂，而不会生成NO₃^‑等二次污染物；且本申请处理尿素废水的方法不涉及微生物电极，也不需要催化酶，受环境因素影响小。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种镍基化学链氧化处理尿素废水的方法。

背景技术

尿素作为一种有机物，其在水体环境中易水解生成氨。当水体中氨含量过高时，会对环境造成严重危害。此外，尿素本身作为一种污染物，常随工业废水和农田渗滤液进入土壤环境，可能渗入地下水被人和其他生物饮用。尿素进入人体，超过了吸收能力之后，会对人体的肝、肾、肺泡等器官造成损害，从而威胁人体健康。因此，如何有效去除水体中的尿素，且不产生氨等二次污染是保障环境质量，维护人体健康亟待解决的问题。

目前去除水体中尿素的方法有生物降解法、脲酶水解法、热力学水解法和化学氧化法。其中，生物降解法是指利用微生物的硝化和反硝化作用去除尿素；脲酶水解法是指将脲酶固定在纤维素球上，选择性去除尿素，与生物降解法类似，两者都需要严格的环境条件，受环境因素影响较大；而高温水解法和化学氧化法适合处理高浓度尿素废水，能耗较大。美国俄亥俄大学的Gerardine G. Botte教授，提出了用含镍材料作为电极，电催化氧化降解尿素生成二氧化碳和氮气。但是该反应需要在强碱条件下进行，当溶液pH低于12时，反应速率非常缓慢。因此，该方法处理尿素废水，会产生大量高盐高pH废水，后续处理非常麻烦，且费用高昂。

综上，目前去除水体中尿素的方法均存在问题，不能满足工业需要。

发明内容

本发明为了解决现有的降解尿素方法成本高、易产氨、需要严格控制环境条件等问题，提供了一种镍基化学链氧化处理尿素废水的方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的。

一种镍基化学链氧化处理尿素废水的方法，包括以下步骤：

S1.将镍基材料氧化至高价态；

S2. 将处于氧化态的镍基材料置于尿素溶液中，进行尿素的氧化降解。

通过采用上述技术方案，使用镍基材料作为中间媒介，采用化学或者电化学方法将其氧化成为氧化态（NiOOH），然后将其转移到含有尿素的溶液中，氧化尿素生成二氧化碳和氮气，自身被还原为氢氧化镍（Ni(OH)₂）。其化学反应式为

6NiOOH_(s) + CO(NH₂)_2(aq) + H₂O → N_2(g) + CO_2(g) + 6Ni(OH)₂

通过多次循环，即可将废水中的尿素降解完全。本申请采用镍基材料化学氧化降解尿素生成氮气和二氧化碳，而不产氨，从而不会产生二次污染，无需添加强碱性物质，避免了高盐高pH废水的生成，降低废水的后处理难度。本申请处理尿素废水的方法不涉及微生物电极，也不需要催化酶，克服了生物降解法、脲酶水解法需要严格控制环境因素的问题。

进一步的，步骤S1中，所述镍基材料包括含有镍元素的一元或者多元氢氧化物、氧化物、磷化物、硒化物、氮化物、硫化物、合金材料、金属有机框架材料、钙钛矿以及负载镍元素的复合材料。

具体的，所述镍基材料包括：

（1）含镍的化合物，如纳米镍金属，氧化镍，氢氧化镍，磷化镍，硫化镍，硒化镍等；