[发明专利]纳米铁钯双金属复合材料的应用及去除水体中硝酸盐和磷酸盐的方法和后续处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境功能复合材料领域，具体地说，涉及一种高性能环境功能复合材料，更具体地说，涉及纳米铁钯双金属复合材料的应用及去除水体中硝酸盐和磷酸盐的方法和后续处理方法。

背景技术

氮、磷是引起水体富营养化的主要元素，工业和城市污水处理厂排水被认为是造成接收水体富营养化的N、P的主要来源。我国自2003年7月1日起实施《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)后，对城镇污水处理厂出水氨氮、TN、TP提出了严格的要求(TN<15mg/L,TP<0.5mg/L)。目前国内城市污水普遍采用二级生化法处理,但由于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐等问题，使得现行被广泛应用的生物脱氮除磷工艺系统对N、P的同时去除效果不佳，出水氮、磷等指标难以稳定达标(付乐，李树苑，钱望新等，低碳源城市污水的强化脱氮除磷工艺研究，中国给水排水，2009，25(1)：26-29；陈进军，王长伟，韩蕙等，城市污水二级硝化出水的离子交换脱氮除磷，环境化学，2009，28(6):：799-803；李彬，宁平，陈玉保等，氧化镧改性沸石除磷脱氮研究.武汉理工大学学报，2005，27(9)：56-59)。因此，针对城镇污水处理厂二级出水中的硝酸盐和磷酸盐，开展深度处理特别是同步去除技术研究是势在必行。

硝酸根的去除方法主要有生物法，物理化学法如离子交换法、膜分离法等，化学还原法如催化还原法、零价铁还原法等。生物法对运行参数有较严格的要求，且会产生大量剩余污泥，需要进一步进行处理。物理化学法只是将硝酸盐进行浓缩或者转移，并没有将其彻底去除，同时还会产生大量高浓度再生废液，需要进一步处理，增加运行成本。催化还原法可将大部分硝酸盐转化为氮气，但需要用氢气作为还原剂，氢气在使用过程中容易产生安全隐患，不便于工程施用(Kenji Wada et al.,Effect of supports on Pd-Cu bimetallic catalysts for nitrate and nitrite reduction in water,Catalysis Today.2012,185:81-87.)。零价铁具有较好的还原能力，已经广泛应用于水体中各种污染物的去除研究。纳米零价铁因其颗粒粒径小、还原活性强，已经得到了越来越多的关注。但纳米零价铁易于团聚，从而降低了其还原能力，同时纳米零价铁颗粒容易释放到环境中去，具有一定的纳米毒性。将纳米零价铁负载到一定的载体上，可以有效阻止纳米颗粒的团聚(H.Choi et al.,Effect of reaction environments on the reactivity of PCB(2-chlorobiphenyl)over activated carbon impregnated with palladized iron.J Hazard Mater.,2010,179:869-874；S.M.Ponder et al.,Surface chemistry and electrochemistry of supported zerovalent iron nanoparticles in the remediation of aqueous metal contaminants.Chem Mater.,2001,13:479-486.)，从而提高其还原效率。