[发明专利]一种催化还原去除水中硝酸盐新型催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别是一种用催化还原发去除水中硝酸盐的高活性非贵金属新型催化剂的制备方法。

背景技术

世界上可供人们使用的淡水只有4.9％，而其中有68％是地下水。地下水是许多人饮用水的重要来源，甚至是惟一的来源。随着地表水污染的不断加重，地表水已经不适合作为饮用水水源，因此人们对地下水的依存程度将不断上升。然而，无论是在工业发达国家还是发展中国家，由于农村地区大量氮素化肥的施用，生活污水和含氮工业废水的未达标排放及其渗漏，固体废弃物的淋滤下渗，污水的不合理回灌，以及地下水的超量开采，导致地下水中硝酸盐氮浓度呈上升的趋势。

地下水污染具有隐蔽性和难以逆转性，所以对地下水硝酸盐污染的预防应是第一步，第二步是对已大面积硝酸盐污染的地下水进行治理。科学家们对已受硝酸盐污染的地下水的治理技术开发已久。为使饮用水硝酸盐氮浓度达标，人们在近40年中已尝试了各种各样的饮用水处理方法。

但是硝酸盐氮化学性能稳定，可以长期积累在地下水中，一般的水处理工艺对硝酸盐脱除困难。脱除地下水中硝酸盐污染的方法有多种，目前已经投入实际应用的主要是离子交换、反渗透及生物反硝化工艺。离子交换和反渗透等物化法只是使硝酸盐浓缩在副产的废水中，仍需进一步处理，费用较高。虽然微生物法是目前最有前途的工艺，但存在脱硝酸盐周期长，有时处理不完全会释放NO₂^-、NO_x和N₂O，产生的大量生物污泥等缺点。催化还原脱除硝酸盐工艺可在通常地下水的条件下进行，不改变饮用水的原成分、不产生二次污染，并且反应装置结构简单方便操作，易于实现自动化的优点，是其他方法所无法比拟的。近几年，多相催化还原硝酸盐技术发展迅猛，催化剂种类得到丰富，但多数仍集中在PdMe和PtMe两种类型。由于使用Pd、Pt贵金属，增加了催化剂制备成本，降低了多相催化还原硝酸盐技术经济可行性，制约了该技术的推广应用。所以，现在急需探索一种能够替代或减少催化剂中贵金属用量的金属组分，并研制出活性高、选择性好的新型催化剂。

发明内容

本发明的目的是为了探索一种能够替代或减少催化剂中贵金属用量的金属组分，且活性高、选择性好的新型催化剂而提供的一种催化还原去除水中硝酸盐新型催化剂的制备方法。

本发明的技术方案是：一、称取要达到目标负载量的金属前体物制备成溶液；二、将γ-Al₂O₃载体浸渍于溶液中，进行周期性搅拌；三、室温干燥后置于干燥箱内在100-110℃下烘干11-13h；四、置于马弗炉中在一定温度下焙烧1.5-2.5h；五、自然冷却至室温后研磨；六、加入过量的KBH₄溶液进行还原反应；七、洗涤后离心脱水；八、70-80℃真空干燥11-13h。即得到所要的催化剂。

本发明具有如下优点：(1)采用非贵金属W和Cu作为材料制备金属催化剂，降低了催化剂制备成本；(2)本发明制备的催化剂具有催化活性高、反应速度快，选择性好的优点。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式催化还原去除水中硝酸盐新型催化剂的制备方法按以下步骤实现：一、称取要达到目标负载量的金属前体物制备成溶液；二、将γ-Al₂O₃载体浸渍于溶液中，进行周期性搅拌；三、室温干燥后置于干燥箱内在100-110℃下烘干11-13h；四、置于马弗炉中在一定温度下焙烧1.5-2.5h；五、自然冷却至室温后研磨；六、加入过量的KBH₄溶液进行还原反应；七、洗涤后离心脱水；八、70-80℃真空干燥11-13h。即得到所要的催化剂。

本实施方式中金属前体物和KBH₄均为市售的常规试剂。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中金属前体物为Cu(NO₃)₂、Na₂WO₄。其中步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中称取要达到目标负载量的金属前体物溶于过量的水中制备成溶液。其中步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将γ-Al₂O₃载体浸渍于过量的溶液中，并进行周期性搅拌。其中步骤及参数与具体实施方式一相同。