催化反硝化脱氮效果及反应机制的研究

为解决水体中的硝酸盐氮污染,提出了零价铁(Fe0)耦合Pd-Cu催化剂的新型催化反硝化法去除水体中的硝酸盐氮.分别从催化反硝化操作参数的优化、反应机理及动力学等方面进行深入探讨.结果发现,用响应面曲线法对实验进行设计及分析,筛选的最佳操作条件为:溶液pH为5.0、反应时间为135min、活性组分Pd:Cu 质量比为3.1、Fe0投加量为3.1g/L.在此实验条件下,催化反硝化的氮气转化率可达到74.6%.催化反应中,Fe0在催化反应中作为电子供体存在.催化剂载体负载的活性组分Pd、Cu在催化反应中发挥着重要的作用.催化剂载体的物理化学特性(如多孔结构、比表面积、吸附性能等)很大程度上影响着催化反硝化效果.通过控制溶液适宜的pH值、对催化剂载体进行酸洗处理、改变催化剂活性组分等方法可以一定程度上提高催化反硝化N2转化率.催化反硝化反应遵循Langmuir-Hinshelwood一级反应动力学规律.该催化反应是一个典型的多级反应过程.一定浓度的HCl溶液和NaOH溶液能使催化剂再生,提升催化剂的催化效果.