專利名稱：去除水中硝酸鹽的催化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能高效去除水中硝酸鹽的催化劑及其制備工藝，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域中的水處理材料。
背景技術(shù)：
目前，去除水中硝酸鹽的技術(shù)主要有①膜分離法主要包括電滲析和反滲透。電滲析是一種較新的膜處理方法，原水通過交替陰陽離子的選擇透過性，在直流電場中，NO3-通過膜孔與水分離，進(jìn)入高濃度鹽水一側(cè)，從而使NO3-得以去除。反滲透是利用壓力使原水通過半透膜，只有水分子能穿過半透膜，其他溶質(zhì)分子則被截留。膜分離法對硝酸鹽無選擇性，在去除硝酸鹽的同時也去除了其他無機鹽，降低了出水中的礦化度，且處理費用高，主要適用于總?cè)芙庑怨腆w含量高的水及海水淡化。
②離子交換法離子交換法是一個物理化學(xué)過程，利用陰離子交換樹脂中的氯化物或重碳酸鹽與硝酸根離子交換，去除水中的硝酸鹽。離子交換法需要對高濃度鹽或酸進(jìn)行再生，從而產(chǎn)生含有高濃度的硝酸鹽、硫酸鹽等廢水，后處理困難。此外對于硫酸鹽含量高的水，樹脂將先交換硫酸鹽，然后才交換硝酸鹽，因而樹脂利用率低，運行成本高，效率較低。只是發(fā)生了硝酸鹽污染物的轉(zhuǎn)移或濃縮，存在二次污染，從地下水中去除的硝酸鹽又毫無變化地返回到環(huán)境中，實際上并沒有對其進(jìn)行徹底地去除。
③生物反硝化法主要有異養(yǎng)反硝化法和自養(yǎng)反硝化法。利用有機物作為營養(yǎng)源或以氫或硫作為電子供體，雖然具有高效低耗等特點，但仍存在一些其它問題，如生物處理通常較慢且需回流，細(xì)菌的存活與生長易受溫度和其它因素影響，并且處理過程中還產(chǎn)生大量污泥。此外，其抗沖擊負(fù)荷能力差，且會導(dǎo)致出水中含有細(xì)菌和殘留有機物，所有這些污染物必須在水安全飲用前得到去除，所以必須有后續(xù)處理工藝才能保證飲用水質(zhì)的安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述存在的不足，而提供了一種具有高活性的去除水中硝酸鹽的催化劑及制備方法，在其催化作用下，可有效地去除水中的硝酸鹽污染物。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種去除水中硝酸鹽的催化劑，它以γ型氧化鋁為載體，在該載體上分布有鈀和銅作為活性組份，其中鈀、銅的重量占催化劑重量分別為3.5---6.5％、0.8---2.5％。
一種制備去除水中硝酸鹽的催化劑方法，它是先將氯化鈀溶解于鹽酸溶液中，并與硝酸銅混合配制成混合溶液，將γ型氧化鋁催化劑載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；經(jīng)室溫下干燥、高溫下烘干，再煅燒后冷卻，加入還原劑徹底還原，最后用蒸餾水徹底清洗直至pH值為中性后過濾，自然干燥即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
所述的混合溶液的濃度為3.0---6.0％，烘干溫度在85---120℃，烘干時間在14---18小時，煅燒溫度為300---400℃，煅燒時間為100---140分鐘，煅燒后加入還原劑進(jìn)行還原。
所述的還原劑為硼氫化鈉溶液或水合肼溶液中的至少一種。
一種制備去除水中硝酸鹽的催化劑方法，它是先將氯化鈀溶解于鹽酸溶液中制取氯化鈀溶液，將γ型氧化鋁催化劑載體浸漬于氯化鈀溶液進(jìn)行周期性攪拌；經(jīng)室溫下干燥、高溫下烘干，再煅燒后冷卻，然后浸漬于硝酸銅溶液中，室溫下干燥，再置于高溫下烘干，煅燒后冷卻，加入還原劑徹底還原，最后用蒸餾水徹底清洗直至pH值為中性后過濾，自然干燥即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
所述的氯化鈀溶液的濃度為3.0---6.0％，硝酸銅溶液的濃度為2---6％，烘干溫度在85---120℃，烘干時間在14---18小時，煅燒溫度為300---400℃，前后二次煅燒時間分別為60---180分鐘，煅燒后加入還原劑進(jìn)行還原。
所述的還原劑為硼氫化鈉溶液或水合肼溶液中的至少一種。
本發(fā)明可用于去除地下水或地表水中的硝酸鹽污染物，對催化還原硝酸鹽具有很高的活性，對地下水中硝酸鹽的催化效果可以達(dá)到99％以上，使硝酸鹽濃度達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的突出優(yōu)點和效果是本發(fā)明的催化劑的活性很高；本發(fā)明的催化劑的使用溫度范圍寬；本發(fā)明的催化劑制備方法簡單，成本低。
具體實施例方式
下面將通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹實施例1，首先稱取0.8335g氯化鈀于容器中，加入0.5M的鹽酸溶液，使其溶解，再加入0.4756g的硝酸銅，將其配制成濃度為5.2％的混合溶液；將9.375gγ型氧化鋁載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；室溫下干燥后，置于干燥箱內(nèi)在100℃下烘干16小時；再將其置于馬福爐中在350℃溫度下煅燒2小時；自然冷卻至室溫后，加入過量的硼氫化鈉溶液，充分?jǐn)嚢瑁屍鋸氐走€原；最后用蒸餾水仔細(xì)徹底清洗直至pH值為中性，過濾，自然干燥后，即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
實施例2，首先稱取0.417g氯化鈀于容器中，加入0.5M的鹽酸溶液，使其溶解，再加入0.132g的氯化銅，將其配制成濃度為3％的混合溶液；將γ型氧化鋁載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；室溫下干燥后，置于干燥箱內(nèi)在100℃下烘干16小時；再將其置于馬福爐中在350℃溫度下煅燒2小時；自然冷卻至室溫后，加入過量的硼氫化鈉溶液，充分?jǐn)嚢?，讓其徹底還原；最后用蒸餾水仔細(xì)徹底清洗直至pH值為中性，過濾，自然干燥后，即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
實施例3，首先稱取0.8335g氯化鈀于容器中，加入0.5M的鹽酸溶液，使其溶解，將其配制成濃度為4.2％的氯化鈀溶液；將γ型氧化鋁載體浸漬于上述氯化鈀鹽酸溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；室溫下干燥后，置于干燥箱內(nèi)在100℃下烘干12小時；再將其置于馬福爐中在350℃溫度下煅燒1小時；自然冷卻至室溫后，再浸漬于濃度為5％的硝酸銅溶液中；室溫下干燥后，置于干燥箱內(nèi)在100℃下烘干16小時；再將其置于馬福爐中在350℃溫度下煅燒2小時；自然冷卻至室溫后，加入過量的硼氫化鈉溶液，充分?jǐn)嚢?，讓其徹底還原；最后用蒸餾水仔細(xì)徹底清洗，直至pH值為中性，過濾，自然干燥后，即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
實施例4，首先稱取0.3334g氯化鈀于容器中，加入0.5M的鹽酸溶液，使其溶解，再加入0.1902g的硝酸銅，將其配制成濃度為5.2％的混合溶液；將γ型氧化鋁載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；室溫下干燥后，置于干燥箱內(nèi)在100℃下烘干16小時；再將其置于馬福爐中在400℃溫度下煅燒2小時；自然冷卻至室溫后，加入50％的水合肼溶液，充分?jǐn)嚢?，讓其徹底還原；最后用蒸餾水仔細(xì)徹底清洗直至pH值為中性，過濾，自然干燥后，即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
權(quán)利要求
1.一種去除水中硝酸鹽的催化劑，其特征在于它以γ型氧化鋁為載體，在該載體上分布有鈀和銅作為活性組份，其中鈀、銅的重量占催化劑重量分別為3.5-6.5％、0.8-2.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除水中硝酸鹽的催化劑，其特征在于所述的γ型氧化鋁載體上分布有高度分散的鈀和銅活性組份，其中鈀、銅的重量占催化劑重量分別為5％、1.25％。
3.一種制備如權(quán)利要求1或2所述的去除水中硝酸鹽的催化劑方法，其特征在于先將氯化鈀溶解于鹽酸溶液中，并與硝酸銅混合配制成混合溶液，將γ型氧化鋁催化劑載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；經(jīng)室溫下干燥、高溫下烘干，再煅燒后冷卻，加入還原劑徹底還原，最后用蒸餾水徹底清洗直至PH值為中性后過濾，自然干燥即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備去除水中硝酸鹽的催化劑方法，其特征在于所述的混合溶液的濃度為3.0---6.0％，烘干溫度在85---120℃，烘干時間在14---18小時，煅燒溫度為300---400℃，煅燒時間為100---140分鐘，煅燒后加入還原劑進(jìn)行還原。
5.一種制備如權(quán)利要求1或2所述的去除水中硝酸鹽的催化劑方法，其特征在于先將氯化鈀溶解于鹽酸溶液中制取氯化鈀溶液，將γ型氧化鋁催化劑載體浸漬于氯化鈀溶液進(jìn)行周期性攪拌；經(jīng)室溫下干燥、高溫下烘干，再煅燒后冷卻，然后浸漬于硝酸銅溶液中，室溫下干燥，再置于高溫下烘干，煅燒后冷卻，加入還原劑徹底還原，最后用蒸餾水徹底清洗直至pH值為中性后過濾，自然干燥即得去除地下水中硝酸鹽的催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備去除水中硝酸鹽的催化劑方法，其特征在于所述的氯化鈀溶液的濃度為3.0---6.0％，硝酸銅溶液的濃度為2.0---6.0％，烘干溫度在85---120℃，烘干時間在14---18小時，煅燒溫度為300---400℃，前后二次煅燒時間分別在60---180分鐘，煅燒后加入還原劑進(jìn)行還原。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的制備去除水中硝酸鹽的催化劑方法，其特征在于所述的還原劑為硼氫化鈉溶液或水合肼溶液中的至少一種。
全文摘要
一種去除水中硝酸鹽的催化劑及制備方法，它是先將氯化鈀溶解于鹽酸溶液中，并與硝酸銅混合配制成混合溶液，將γ型氧化鋁催化劑載體浸漬于上述混合溶液中，進(jìn)行周期性攪拌；經(jīng)室溫下干燥、高溫下烘干，再煅燒后冷卻，加入還原劑徹底還原，最后用蒸餾水徹底清洗直至pH值為中性后過濾，自然干燥，即得以γ型氧化鋁為載體，在該載體上分布有鈀和銅作為活性組份的、去除水中硝酸鹽的催化劑，本發(fā)明的催化劑的活性很高；使用溫度范圍寬；本發(fā)明的催化劑制備方法簡單，成本低。
文檔編號C02F1/58GK1493399SQ0317836
公開日2004年5月5日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者陳英旭, 張燕, 劉宏遠(yuǎn) 申請人:浙江大學(xué)