一种光催化还原脱除水中硝态氮的方法

摘要

本发明公开了一种光催化还原脱除水中硝态氮的方法，发明使用pH调控的化学沉淀法制备了纳米氧化银负载二氧化钛催化剂(催化剂中氧化银的质量含量介于1‑20％)，然后光还原部分氧化银为金属银(催化剂中银的质量含量介于0.05％‑2％)，形成Ag‑Ag₂O/TiO₂复合光催化剂，在甲酸做电子供体的情况下，高活性、高选择性的进行水体光催化还原硝态氮反应，并主要形成气态产物氮气，而且亚硝氮、氨氮的形成比例很低。该发明公开的催化剂去除水体中硝态氮和总氮的效率均较好，且重复4次后硝态氮的转化率没有降低，说明其具有良好的稳定性。

主权项

一种光催化还原脱除水中硝态氮的方法，它包括下列步骤：(a)将商业化的P25二氧化钛(德固赛，80％锐钛矿相，20％金红石相)粉末分散在一定量水中，室温下搅拌2‑12h；(b)用氢氧化钠溶液和盐酸溶液将步骤(a)中得到的悬浮液pH调节为7‑9；(c)按照加入二氧化钛的量，向步骤(b)得到的悬浮液中逐滴加入相应化学计量比的硝酸银溶液，在黑暗条件和室温下搅拌0.5‑2h，使Ag⁺在二氧化钛表面达到吸附平衡；(d)向步骤(c)得到的悬浮液中逐滴加入相应化学计量比的氢氧化钠溶液，在黑暗条件和室温下搅拌0.5‑3h；(e)将步骤(d)中形成的氧化银负载二氧化钛催化剂与液相离心分离。用水和乙醇洗涤3‑6次，得到沉淀物；(f)将步骤(e)中的沉淀物分散在水中，在一定强度紫外光下照射0.1‑1h；(g)将步骤(f)中形成的固相与液相离心分离。用水和乙醇洗涤2‑5次，得到沉淀物；(h)将步骤(g)中得到的固体冷冻干燥12‑24h，随后将干燥的固体研磨成细小粉末，即得干燥的Ag‑Ag₂O/TiO₂催化剂；(i)将含有硝态氮(100‑500mg N L^‑1)的水引入光催化反应器中，依次加入一定量的上述催化剂和甲酸，使其浓度分别为0.2‑2g L^‑1和0.005‑0.1M；(j)打开冷却装置和光源，以一定的光强照射反应器，进行光催化还原硝态氮反应，一段时间后可以降低水中的硝态氮含量和总氮含量。