公布日：2023.05.05
申請(qǐng)日：2023.01.04
分類號(hào)：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法。本發(fā)明通過稀土元素?fù)诫s制備鈦基氧化物涂層電極，并通過含磷和/或含硫的無機(jī)鹽或有機(jī)物作為添加劑以提高電化學(xué)還原硝酸鹽生成氮?dú)夂?/span>/或氨氣的選擇性，從而在高鹽廢水的硝酸鹽去除中具有高選擇性，可將硝酸鹽電還原成氮?dú)夂?/span>/或氨氣而脫除，且氨氣可進(jìn)一步回收作為氮肥。
權(quán)利要求書
1.一種電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法，其特征在于，包括如下步驟：提供陽極和稀土元素?fù)诫s陰極；在電解槽中加入高鹽廢水，以所述陽極和所述稀土元素?fù)诫s陰極進(jìn)行電化學(xué)還原反應(yīng)，將所述硝酸鹽還原成氮?dú)夂?/span>/或氨氣而被去除；其中，所述稀土元素?fù)诫s陰極的制備方法包括：提供鈦基金屬電極和前驅(qū)體溶液，所述前驅(qū)體溶液包括金屬氧化物、含稀土元素的鹽類、含硫和/或含磷的無機(jī)鹽或有機(jī)物；將所述前驅(qū)體溶液涂覆在所述鈦基金屬電極表面，進(jìn)行燒結(jié)處理；再經(jīng)恒溫晶化處理，得到稀土元素?fù)诫s陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物選自Sb-SnO2、RuO2、IrO2中的至少一種；所述含稀土元素的鹽類為La、Ce和/或Pr的氯化物、硫酸鹽和/或硝酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液中，所述金屬氧化物、所述含稀土元素的鹽類、所述含硫和/或含磷的無機(jī)鹽或有機(jī)物的摩爾濃度比為100:(0.05-1):(0.01-0.1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述燒結(jié)處理是在富氧氣氛、0.2-2.0MPa的壓力下進(jìn)行，燒結(jié)溫度為500-1200℃，燒結(jié)時(shí)間為30-120min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒溫晶化處理的溫度為500-800℃，時(shí)間為12-48h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，施加的電流密度為10-50mA/cm2，所述高鹽廢水的pH控制在3-7，反應(yīng)時(shí)間為0.5-3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述前驅(qū)體溶液涂覆在所述鈦基金屬電極表面，進(jìn)行燒結(jié)處理的步驟重復(fù)多次；優(yōu)選地，重復(fù)10-20次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述鈦基金屬電極還經(jīng)過表面預(yù)處理；優(yōu)選地，所述表面預(yù)處理包括：除油、除氧化層、形成粗糙表面中的至少一種；更優(yōu)選地，所述除油是采用堿液、有機(jī)溶劑和去離子水依次清洗所述鈦基金屬電極，重復(fù)至少三次；所述除氧化層是采用粗砂紙、細(xì)砂紙進(jìn)行分級(jí)打磨，直至所述鈦基金屬電極表面的氧化層全部去除；所述形成粗糙表面是采用5％-10％的草酸溶液浸泡所述鈦基金屬電極12-48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述高鹽廢水是煤化工廢水經(jīng)膜分鹽濃縮后產(chǎn)生的濃鹽水，經(jīng)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的NaCl工業(yè)鹽排雜的離心母液，再經(jīng)去除有機(jī)物、鈣鎂離子、重金屬及Si雜質(zhì)后的產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述高鹽廢水經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后，殘余硝酸根離子的濃度低于60mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法，旨在通過提供對(duì)高鹽廢水中的硝酸鹽具有高選擇性的高催化活性稀土元素?fù)诫s陰極，從而通過電化學(xué)還原反應(yīng)，高效定向去除高鹽廢水中的硝酸鹽。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一方面，提供了一種電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法，其包括如下步驟：
提供陽極和稀土元素?fù)诫s陰極；
在電解槽中加入高鹽廢水，以所述陽極和所述稀土元素?fù)诫s陰極進(jìn)行電化學(xué)還原反應(yīng)，將所述硝酸鹽還原成氮?dú)夂?/span>/或氨氣而被去除；
其中，所述稀土元素?fù)诫s陰極的制備方法包括：
提供鈦基金屬電極和前驅(qū)體溶液，所述前驅(qū)體溶液包括金屬氧化物、含稀土元素的鹽類、含硫和/或含磷的無機(jī)鹽或有機(jī)物；
將所述前驅(qū)體溶液涂覆在所述鈦基金屬電極表面，進(jìn)行燒結(jié)處理；
再經(jīng)恒溫晶化處理，得到稀土元素?fù)诫s陰極。
本發(fā)明另一方面，提供了一種稀土元素?fù)诫s陰極的制備方法，其包括：
提供鈦基金屬電極和前驅(qū)體溶液，所述前驅(qū)體溶液包括金屬氧化物、含稀土元素的鹽類、含硫和/或含磷的無機(jī)鹽或有機(jī)物；
將所述前驅(qū)體溶液涂覆在所述鈦基金屬電極表面，進(jìn)行燒結(jié)處理；
再經(jīng)恒溫晶化處理，得到稀土元素?fù)诫s陰極。
本發(fā)明再一方面，提供了一種稀土元素?fù)诫s陰極，其是通過本發(fā)明稀土元素?fù)诫s陰極的制備方法制備得到。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1)本發(fā)明提供的電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法，通過提供一種新的稀土元素?fù)诫s陰極，該陰極是基于稀土元素的原子或離子未充滿的4f殼層使其具有較高的電子傳遞活性，通過稀土元素?fù)诫s制備具有鈦基氧化物涂層電極，并通過含磷和/或含硫的無機(jī)鹽或有機(jī)物作為添加劑以提高電化學(xué)還原硝酸鹽生成氮?dú)夂?/span>/或氨氣的選擇性，從而在高鹽廢水的硝酸鹽去除中具有高選擇性，可將硝酸鹽電還原成氮?dú)夂?/span>/或氨氣而脫除，且氨氣可進(jìn)一步回收作為氮肥。
2)本發(fā)明提供的電化學(xué)還原去除高鹽廢水中硝酸鹽的方法，可以深度去除高鹽廢水中的硝酸鹽，具有效率高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生的高鹽廢水的硝酸鹽的高效去除，具有廣泛且良好的應(yīng)用前景。
（發(fā)明人：魏江波;石紹淵;石國華;陳冬冬;崔馨予）
