[发明专利]一种低温脱硝药剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温脱硝药剂，由纳米铁、硫化物、焦亚硫酸钠和尿素组成；其质量比为10‑25%：5%~10%：35%~74%：10%~20%；其制备方法是将纳米铁、硫化物、焦亚硫酸钠和尿素按照比例混合均匀，使用时将混合均匀的脱硝药剂按照一定比例投加，优选的投加量为脱硝药剂：硝酸盐氮的质量比=1：1~1.5；脱硝效率高、速度快、处理成本低、操作简单、适用广泛。

技术领域

本发明属于废气废水处理领域，具体涉及以还原剂为主的脱硝药剂及其制备方法。

背景技术

硝酸盐作为生态系统中氮循环的一个自然组成成分，广泛存在于天然水体中。近年来随着工农业及经济的快速发展，水污染也越来越严重。硝酸盐氮已成为进入水体最常见的污染物之一，且污染具有日益恶化的趋势，过量硝酸盐摄入机体会导致多种疾病的发生如引起高铁血蛋白症及诱发癌症等，因此水体中硝酸盐氮污染的去除研究已经成为亟待解决的环境问题。

水体硝酸盐氮的一个重要来源是化石燃料燃烧烟气中的氮氧化物，目前处理烟气普遍采用的脱硝方法是固体(SCR)氨选择性催化还原法和高温SNCR炉内喷氨法，设备投资高，氨逃逸造成二次污染。长周期运行不能达到环保要求的超洁净排放标准。依据现阶段SCR工艺要求烟气温度在320 ~ 410℃，烟气温度温度过高时催化剂会加速老化，而温度低于300℃时，则会产生副反应。对烟气温度的苛刻要求制约了SCR工艺在其他行业的应用，特别是污染大户钢铁烧结球团烟气脱硝及各种工业窑炉，由于烟气温度较低，一般只有120 ~200℃，如采用SCR工艺需将烟气加热至280℃以上，增加能耗、运行成本增加。目前各国都在研究低温脱硝催化剂，但是进展不大，尚无低温催化剂的工业化应用，而将烟气通过催化氧化+碱喷淋工艺，将烟气中的氮氧化物转化成硝酸盐氮，在常温下将水体硝酸盐氮去除可实现低温脱硝，为烟气氮氧化物的去除提供新的思路。

水体中硝酸盐氮污染处理方法主要分三类 ：物理化学法、生物法及化学还原法。物理方法主要有电渗析、反渗透、蒸馏法、离子交换法等，由于物理化学法去除水中的硝酸盐氮所需费用过高，而且只是发生了污染物的转移或浓缩。其中生物反硝化、离子交换及反渗透工艺已经投入实际应用。虽然离子交换及反渗透工艺等物化方法可以将硝酸盐从废水或地下水中分离出来，但分离出的硝酸盐还面临着解决最终出路的问题。采取人工方式促进硝酸盐氮以氮气形式释放入大气以恢复自然界氮素循环的平衡是解决硝酸盐污染的根本出路。生物反硝化和化学反硝化是将水中硝酸盐氮还原为氮气的两种主要方法。虽然生物反硝化法已在易生物降解的废水中得到实际应用，但仍存在工艺复杂、运行管理要求高、反硝化速度慢、所需反应器体积庞大等缺点，尤其是对含生物毒性高的废水处理效果较差。与生物反硝化相比, 化学反硝化法具有脱硝速度快，工艺简单, 对运行管理的要求低，适用于的废水水质范围广等优点。化学反硝化法是通过使用还原剂(能)或还原方式, 将硝酸盐还原为低价态的含氮化合物，从而达到去除废水中硝酸盐氮的目的。在化学反硝化过程中，还原剂的选择对硝酸盐氮的去除率和还原产物的选择影响极大，为此，人们研发了采用氢气、活泼金属以及甲酸、甲醇等数种还原剂。其中, 以铁、铝、锌等金属单质为还原剂的活泼金属还原法由于还原剂价格低廉、反应速度快等原因而受到一些研究者的关注。但单独的金属单质反硝化的主要产物为氨氮,而且渣量很大，给工程应用带来很大的难题。

因此，急需研究开发一种高效低耗的脱除水体硝酸盐的技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种纳米铁和焦亚硫酸为主要成分的脱硝药剂及其制备方法，适用于废水硝酸盐氮去除，其特点是脱硝效率高、速度快、处理成本低、操作简单、适用广泛。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种固态水处理用脱硝药剂，由纳米铁、硫化物、焦亚硫酸钠和尿素组成。

所述纳米铁比表面积大，活性高，还原性强，纳米铁占脱硝药剂总质量的10%~25%。

所述焦亚硫酸钠纯度为98%以上，占脱硝药剂总质量的35%~74%。