[发明专利]一种利用电催化析氢和催化加氢作用高效去除水体中硝酸盐的新型脱氮系统及其应用

权利要求书

1.一种利用电催化析氢和催化加氢作用高效去除水体中硝酸盐的新型脱氮系统，包括电解槽和插入至电解槽中的三电极系统，所述电解槽内盛放有电解液，所述三电极系统包括工作电极、对电极和参比电极，所述对电极采用Pt片，其特征在于，所述电解液中分散悬浮有脱氮催化剂，所述工作电极采用催化剂Ni₃S₂-NF，所述催化剂Ni₃S₂-NF的制备步骤如下：

(1)裁剪镍网并清洗干净；

(2)将步骤(1)中清洗干净的镍网加入到硫脲溶液中后于水热条件下静置；

(3)将步骤(2)所得材料洗涤并干燥。

2.如权利要求1所述的新型脱氮系统，其特征在于，所述脱氮催化剂为负载有金属钯和铜的活性炭PdCu-AC，所述PdCu-AC的制备步骤如下：

(1)将活性炭加入至硝酸中，水浴加热、过滤、干燥得到预处理后的活性炭AC；

(2)将预处理后的AC、氯化钯PdCl₂、硝酸铜加入到乙醇中搅拌均匀；

(3)将步骤(2)得到的混合液室温下搅拌至乙醇挥干，干燥；

(4)将步骤(3)得到的粉末在管式炉中焙烧即得催化剂PdCu-AC。

3.如权利要求2所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(1)中的硝酸采用10％～15％的稀硝酸，水浴温度60～100℃，水浴时间4～6h，过滤采用真空抽滤，100～120℃下干燥2～4h。

4.如权利要求2所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(2)中所述的硝酸铜的规格为三水硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O，所述的AC、PdCl₂、Cu(NO3)₂·3H₂O的质量比为1:(0.0835～0.167):(0.0945～0.189)。

5.如权利要求2所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤中(3)中所述的干燥是在烘箱中60～100℃下干燥10～12h。

6.如权利要求2所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(4)中所述的焙烧是在管式炉中氮气氛围下焙烧，以1℃/min的升温速率升至400℃，焙烧2～4h。

7.如权利要求1所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(1)中镍网的清洗方法为：依次在30mL丙酮和30mL的盐酸中超声清洗10～15min，然后分别用乙醇和水清洗三次。

8.如权利要求1所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(2)中所述的硫脲溶液的浓度为0.10～0.20M，水热温度为120～150℃，水热时间为4～6h。

9.如权利要求1所述的新型脱氮系统，其特征在于，步骤(3)中所述的洗涤方法是采用乙醇清洗3次，干燥是室温下真空干燥。

10.如权利要求1～9任一所述的新型脱氮系统在去除水体中硝酸盐上的应用，其特征在于，所述电解液为含有硝酸钠和硫酸钠的溶液，电解液中硝酸钠浓度为100mg-N/L，硫酸钠浓度为0.1M，电解液中分散悬浮有脱氮催化剂，其中，每100mL电解液中分散悬浮有1g脱氮催化剂，启动与三电极系统电连接的电化学工作站，反应5h。