CN102272042A - 获得一氧化二氮的方法 - Google Patents
获得一氧化二氮的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102272042A CN102272042A CN2010800040808A CN201080004080A CN102272042A CN 102272042 A CN102272042 A CN 102272042A CN 2010800040808 A CN2010800040808 A CN 2010800040808A CN 201080004080 A CN201080004080 A CN 201080004080A CN 102272042 A CN102272042 A CN 102272042A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitrous oxide
- nitrite
- nitrate
- reduction
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 177
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 title abstract 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 32
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 80
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 11
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical class O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 108010076678 nitrous oxide reductase Proteins 0.000 claims description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000036963 noncompetitive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 2
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 235000013842 nitrous oxide Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- FRPJTGXMTIIFIT-UHFFFAOYSA-N tetraacetylethylenediamine Chemical compound CC(=O)C(N)(C(C)=O)C(N)(C(C)=O)C(C)=O FRPJTGXMTIIFIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000913 Nitrate Reductases Proteins 0.000 description 1
- 108010025915 Nitrite Reductases Proteins 0.000 description 1
- 241001057811 Paracoccus <mealybug> Species 0.000 description 1
- 241000589614 Pseudomonas stutzeri Species 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 229950011260 betanaphthol Drugs 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- TVMUHOAONWHJBV-UHFFFAOYSA-N dehydroglycine Chemical compound OC(=O)C=N TVMUHOAONWHJBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 244000059217 heterotrophic organism Species 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic effect Effects 0.000 description 1
- 229940005654 nitrite ion Drugs 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/22—Nitrous oxide (N2O)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/402—Dinitrogen oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
- C02F1/683—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water by addition of complex-forming compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
- C02F1/705—Reduction by metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种通过逐步还原来自含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质中的硝酸盐和/或亚硝酸盐而获得一氧化二氮的方法，其中在形成一氧化二氮的步骤后中断或限制该还原反应，并分离、捕集和/收集在还原反应中所形成的一氧化二氮。
Description
现有技术
本发明涉及一种通过逐步还原来自含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质中的硝酸盐和/或亚硝酸盐而获得一氧化二氮的方法。
含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质例如是家庭废水，其在澄清装置中经过净化。为此在澄清装置中通常使用微生物，该微生物在逐步还原中首先将硝酸盐转变成亚硝酸盐。在另一反应中，该亚硝酸盐转变成一氧化氮。该一氧化氮再反应成一氧化二氮，并通过使用合适的还原酶再还原成氮。该过程通常也称为脱氮作用。
一氧化二氮也称为笑气，例如在火箭推进器中用作燃烧用的氧化剂或用作麻醉剂，其目前通常是通过氨的催化氧化或硝酸铵的热分解来制备。该制备通常是耗能的，并在技术上是昂贵的。
发明内容
在本发明的通过逐步还原来自含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质中的硝酸盐和/或亚硝酸盐而获得一氧化二氮的方法中，在形成一氧化二氮的步骤后中断或限制该还原反应。分离、捕集和/收集在还原反应中所形成的一氧化二氮。
本发明中的含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质是在处理中分解硝酸盐和/或亚硝酸盐的所有物质。其例如是废水或在农业中产生的液体或浆料如粪，或也可以是废物，特别是在获取沼气时产生的废物或物质。
本发明方法的优点是，一氧化二氮的制备与含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质的处理相结合。因为一氧化二氮作为处理含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质的中间产物而产生，所以用此方式可实现一种用于廉价获取一氧化二氮的有利方法，其中可完全或部分抑制由一氧化二氮还原成氮的还原步骤。
按本发明，硝酸盐和/或亚硝酸盐的逐步还原是由含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质生物分解硝酸盐和/或亚硝酸盐，其中硝酸盐首先还原成亚硝酸盐，该亚硝酸盐再还原成一氧化氮，该一氧化氮再还原成一氧化二氮。在当前使用的方法中，该一氧化二氮再还原成氮。由硝酸盐到氮的这种还原也称为脱氮作用。
为由含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质生物分解硝酸盐和/或亚硝酸盐，使用合适的微生物。该微生物通常也称为脱氮剂。异养的和自养的细菌、真菌、寄生虫或噬菌体均适合用作脱氮剂。通常在原核生物内的脱氮功能更普遍。适用的自养细菌例如是副球菌属脱氮菌或硫杆菌属脱氮菌。例如使用施氏假单胞菌作为异养细菌。
将硝酸盐和/或亚硝酸盐还原成一氧化二氮的各步骤通过合适的金属酶催化。将硝酸盐还原成亚硝酸盐所使用的金属酶是硝酸还原酶，将亚硝酸盐还原成一氧化氮所使用的金属酶是亚硝酸还原酶，将一氧化氮还原成一氧化二氮所使用的金属酶是一氧化氮还原酶，在用于净化废水的常规方法中，在一氧化二氮还原酶参与下进行一氧化二氮生成氮的反应。
对本发明方法，完全或部分抑制将一氧化二氮还原成氮。由此可获得大量的一氧化二氮。
通过获得一氧化二氮，可切实可行地利用含氮废水的化学能。目前在基于废水中所含的有机碳化合物获取沼气或氢时，废水的能量技术的利用是有限的。本发明的获得一氧化二氮的方法开辟了一条基于废水中所含的含氮组分而实现废水的能量技术利用的新途径。
为获得一氧化二氮，从液相中和/或气相中分离出该一氧化二氮是优选的。通过分离可获得基本上纯的一氧化二氮。该一氧化二氮的纯度与制备和分离方法有关。本文中将在通过逐步还原获取一氧化二氮时产生的所有的气态产物均称为气相或废气。如果该一氧化二氮在废水净化时在澄清装置中产生，则除一氧化二氮外例如还可能含气态的烃、一氧化碳、二氧化碳和周围空气的成分。废气中还可含来自废水净化的其它气态分解产物。此外，该气相中还可导入来自废水挣化的其它步骤的废气，例如硝化产生的废气。
在一个实施方案中，该一氧化二氮例如通过对一氧化二氮有选择性的气膜从废气中分离。这种对一氧化二氮有选择性的气膜是本专业人员所知的。另外，还可使用不透过一氧化二氮的气膜，该气膜可透过含一氧化二氮的气体的其它成分，以此方法将一氧化二氮浓集在保留物流中。
此外，例如也可使废气中的一氧化二氮例如通过增压或降温而液化。该经液化的一氧化二氮可呈冷凝液排出，并可被收集。
也可使用另一类本专业人员所知的气体净化方法来从废气中分离一氧化二氮。它些方法例如是汽提工艺、膜工艺、冷凝工艺、吸附工艺、蒸馏工艺或精馏工艺和/或其它用于分离和净化气体的已知方法。如通过合适的分子筛，通过将含一氧化二氮的气体导入和溶解在液态或固态介质中进行浓集或通过选择性吸附工艺来分离一氧化二氮均是适用的。例如硫酸铁溶液和在硫酸中经乳化的硫酸铁以及P2O5适合用作导过含一氧化二氮的气体的液态或固态介质。
为进一步净化，可接着进行精馏、蒸馏或萃取。
但也可以非净化形式使用该一氧化二氮，这取决于后续的应用。
为从液相中分离出该一氧化二氮，例如为将一氧化二氮作为废气抽出，则可例如使用抽气。为此例如可施加顶盖并通过负压抽气。由此例如也可将溶于液相中的一氧化二氮转化为气相。
除施加负压外，还例如可使溶于液相中的一氧化二氮通过压力变化分离。
在液相中溶解的一氧化二氮例如还可通过盐析、用气体如用空气或水蒸汽或用本专业人员已知的与其不同的介质进行汽提或排代来分离。
另外也可例如通过引入热能使该一氧化二氮转为气相。通过引入热能降低一氧化二氮在液体中的溶解度。而且还蒸发掉部分液体。该热能引入可通过各种任意的为本专业人员已知的方法进行。通常该热能是通过用合适的热交换器或用电加热器加热而实施。如果使用热交换器，则一方面例如可使用带夹套的容器，这时加热该夹套。但另外还可在装有含一氧化二氮的液体的容器中配置任意的热交热部件。这类热交换部件例如是由载热体流过的热交热器板或管。通常使用的载热体例如是载热油、水或水蒸汽。
该一氧化二氮从液相中分离出后，还可如前面所述通过使用对一氧化二氮有选择性的气膜或通过一氧化二氮的液化进行进一步净化。
经去除一氧化二氮后留下的其中可能还含有一氧化二氮组份的水相可接着被导入所串接的未经改进的全套的脱氮工艺中。
为达到改进一氧化二氮的收率，例如还可在从液相分离一氧化二氮之前通过萃取进行浓缩。
为防止或限制一氧化二氮经还原反应成氮，在脱氮前和/或期间还原、去除或络合为还原一氧化二氮所用的金属酶的铜离子。另外，在本发明中，也可在脱氮前或期间用选择性离子交换剂分离掉铜。此外，在脱氮前和/或期间还可通过合适的不可逆的和/或可逆的或非竞争性的和/或竞争性的抑制剂和/或通过底物抑制或产物抑制来完全或部分阻止一氧化二氮还原酶。以此方式也可在现今使用的净化废水的方法中以简单的方式在脱氮前和/或期间使用本发明方法来获得一氧化二氮。
铜离子的去除和络合可在脱氮前和/或期间例如通过使用络合剂、通过借助于合适的金属或金属离子以及借助于可完全或部分还原现有浓度的铜离子的所有氧化还原体系进行还原、通过选择性离子交换剂或通过电化学还原如通过电解来实现。
例如螯合物质如四乙酰基乙二胺(TAED)适合作为铜离子的络合剂。但例如氨磺酰取代的硫羰配位体、1-(-氯-3-吲唑基偶氮)-2-羟基萘基-3,6-二磺酸同型物配位体或叶绿素基的配位体也适合作为去除铜离子的络合剂。
例如通过沉降可用于还原铜离子的适用的金属例如是铁、锡和锌。适用的金属离子例如是Sn2+离子。用于还原铜离子适用的其它氧化还原体系例如是呈合适浓度比的硝酸根离子和/或亚硝酸根离子。特别优选是铁。
为通过使用选择性离子交换剂来去除铜离子，可使用本专业人员所知的对铜离子有选择性的离子交换剂。适用的离子交换剂例如是含金属离子如钙离子、镁离子或钠离子作为交换离子的离子交换剂，以及还有螯合型的和吸附型的离子交换剂。适用的离子交换剂例如是改性的磺化聚苯乙烯离子交换剂、不同取代的亚氨二乙酸离子交换剂以及其它的聚合物基的和/或硅酸盐基的离子交换剂。
本发明中也可使用离子交换剂作为微生物的固定相。该微生物通过铜离子的络合而固定。通过铜络合实现对一氧化二氮还原酶的抑制作用。
用于获得一氧化二氮方法的不可逆的和/或可逆的或非竞争性的和/或竞争性的抑制剂例如是去活一氧化二氮还原酶的活性中心或结合在该中心的一氧化二氮部位上的物质。与此相关，适用的物质是例如具有与一氧化二氮类似结构的物质如含N2O的金属络合物。
络合剂、或用于沉降的金属、金属离子、其它的氧化还原体系和离子或离子交换剂以及适用的不可逆的和/或可逆的或非竞争性的和/或竞争性的抑制剂可例如在脱氮前和/或期间以液态、固态或气态、颗粒状和/或片状加到液相中。
另外，特别是在使用离子交换剂去除铜离子时，例如也可使废水通过含有离子交换剂的合适的柱子。在此情况下，该离子交换剂可以结构化的或无序的填充形式存在。例如该离子交换剂可呈织物状或编织物状或作为填料体含于柱中。也可将离子交换剂颗粒填于柱中。应用柱子的优点在于，可用简单的方法再生离子交换剂，例如通过交换或通过转换到也含有离子交换剂的第二根柱子。对在未使用的柱中的离子交换剂可进行再生。
除从废水净化获得一氧化二氮外，还可通过来自任意其它工艺的硝酸盐和/或亚硝酸盐的生物分解而获得一氧化二氮。例如也可由生产沼气时产生的含硝酸盐和/或亚硝酸盐的液体获得一氧化二氮。此外，除利用家庭废水和家庭废物外，还可利用在工业和农业中产生的废水、废物以及废料，特别是谷类和/或草类的切断料来获得一氧化二氮。例如也可由粪或堆肥获得一氧化二氮。
可按上述的方法由沼气中分离一氧化二氮。
通过本发明方法获得的一氧化二氮例如可作为氧化剂送入氧化反应中。与氧作为氧化剂相比，通过应用一氧化二氮作为氧化剂可明显改进燃烧过程的能效。
例如可利用一氧化二氮来燃烧煤、天然气和内燃机或燃料电池中的燃料。如前面所述，通过使用一氧化二氮可明显改进内燃机或燃料电池的能效。由此也明显降低了单位能量的二氧化碳排放。
一氧化二氮的其它合适的应用还有作为燃烧装置中的燃料和/或氧化剂或用作转化反应或进一步的合成反应的原料。
Claims (14)
1.用于通过逐步还原来自含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质中的硝酸盐和/或亚硝酸盐而获得一氧化二氮的方法，其中在形成一氧化二氮的步骤后中断或限制所述还原反应，并分离、捕集和/收集在还原反应中所形成的一氧化二氮。
2.权利要求1的方法，其特征在于，硝酸盐和/或亚硝酸盐的逐步还原是从含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质生物分解硝酸盐和/或亚硝酸盐，其中硝酸盐首先还原成亚硝酸盐，该亚硝酸盐再还原成一氧化氮，该一氧化氮还原成一氧化二氮。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，各情况下使用适用的还原酶来逐步还原硝酸盐和/或亚硝酸盐和/或一氧化氮。
4.权利要求1—3之一的方法，其特征在于，由液相和/或废气中分离出一氧化二氮。
5.权利要求4的方法，其特征在于，通过选择性的膜工艺从废气中分离或净化一氧化二氮。
6.权利要求2—5之一的方法，其特征在于，在脱氮前和/或脱氮期间，还原、络合、分离或交换铜离子。
7.权利要求2—5之一的方法，其特征在于，通过合适的不可逆的和/或可逆的或非竞争性的和/或竞争性的抑制剂和/或底物抑制或产物抑制来限制或中止所述一氧化二氮还原酶的活性。
8.权利要求6的方法，其特征在于，通过络合剂，通过用合适的金属或金属离子和其它氧化还原体系以及合适的离子进行还原，通过应用选择性离子交换剂和/或通过电化学还原来络合、还原和/或去除所述铜离子。
9.权利要求1—8之一的方法，其特征在于，含硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质包括家庭废水、家庭废物和/或在工业和农业中产生的废水、废物以及废料。
10.权利要求1—8之一的方法，其特征在于，所述硝酸盐和/或亚硝酸盐的物质在制备沼气过程中产生。
11.权利要求1—10之一的方法，其特征在于，所述一氧化二氮作为氧化剂送入氧化反应中。
12.权利要求11的方法，其特征在于，所述氧化反应是内燃机中的煤、天然气或燃料的燃烧或燃料电池中的氧化反应。
13.权利要求1—10之一的方法，其特征在于，所述一氧化二氮作为燃料和/或氧化剂送入燃烧装置中。
14.权利要求1—10之一的方法，其特征在于，所述一氧化二氮作为原料送入转化反应或进一步的合成反应中。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009000075A DE102009000075A1 (de) | 2009-01-08 | 2009-01-08 | Verfahren zur Gewinnung von Distickstoffoxid |
| DE102009000075.5 | 2009-01-08 | ||
| PCT/EP2010/050102 WO2010079196A2 (de) | 2009-01-08 | 2010-01-07 | Verfahren zur gewinnung von distickstoffoxid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102272042A true CN102272042A (zh) | 2011-12-07 |
Family
ID=42243446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010800040808A Pending CN102272042A (zh) | 2009-01-08 | 2010-01-07 | 获得一氧化二氮的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9327975B2 (zh) |
| EP (1) | EP2385928A2 (zh) |
| CN (1) | CN102272042A (zh) |
| DE (1) | DE102009000075A1 (zh) |
| WO (1) | WO2010079196A2 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102887492A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-23 | 中国地质大学（武汉） | 将亚硝酸盐转化为氧化亚氮并进行纯化的装置及其方法 |
| CN106145061A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-23 | 四川中科贝特纳米科技有限公司 | 一种硝酸盐溶液的处理方法 |
| CN108300666A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-20 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种制备具有确定15n丰度的n2o及基于15n同位素示踪法测量氮循环的方法 |
| CN112320933A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种将生活污水中氨氮转化为n2o的装置及方法 |
| CN112320941A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种利用分离膜填料驯化产n2o反硝化菌的装置及方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010031075A1 (de) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Gewinnung von Distickstoffmonooxid (N2O) |
| CA2841574A1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-02-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Microbial production of nitrous oxide coupled with chemical reaction of gaseous nitrous oxide including phosphorus recovery and nitrite reduction to nitrous oxide |
| CN112320940B (zh) * | 2020-10-21 | 2023-03-14 | 西安建筑科技大学 | 一种利用膜接触器富集产n2o反硝化菌的装置及方法 |
| CN113511731B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-08-04 | 东莞理工学院 | 提高短程反硝化过程中亚硝酸盐积累的方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1921181C3 (de) * | 1969-04-25 | 1976-01-08 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxid |
| US4173531A (en) * | 1977-11-23 | 1979-11-06 | Union Carbide Corporation | Nitrification-denitrification of wastewater |
| US6210649B1 (en) | 1997-04-15 | 2001-04-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Metal oxide catalysts for nitric oxide reduction |
| CA2310834C (en) | 1997-11-18 | 2004-03-30 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Method and device for global warming prevention |
| DE10009639A1 (de) | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Phenolchemie Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Herstellung von Lachgas |
| JP2001029990A (ja) | 1999-07-16 | 2001-02-06 | Nkk Corp | 反応装置、およびその撹拌方法 |
| JP2001029989A (ja) | 1999-07-16 | 2001-02-06 | Nkk Corp | 反応装置、およびその撹拌方法 |
| DE10050906A1 (de) | 2000-10-13 | 2002-04-18 | Basf Ag | Verfahren zur Abtrennung von Distickstoffmonoxid aus Wasserstoff, Stickstoffmonoxid und Distickstoffmonoxid enthaltenden Gase |
| JP2004008923A (ja) | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Taiho Ind Co Ltd | 金属担持微生物固定化担体及び含窒排水処理方法 |
| US6935322B2 (en) * | 2003-10-17 | 2005-08-30 | Barry S. Grant | Nitrous oxide/fuel injector for air intake to internal combustion engine |
| CN101239753B (zh) | 2008-03-07 | 2010-12-08 | 太原大学 | 一体化产甲烷脱氮除磷硫污水处理方法及其设备 |
-
2009
- 2009-01-08 DE DE102009000075A patent/DE102009000075A1/de not_active Ceased
-
2010
- 2010-01-07 WO PCT/EP2010/050102 patent/WO2010079196A2/de active Application Filing
- 2010-01-07 EP EP10700312A patent/EP2385928A2/de not_active Withdrawn
- 2010-01-07 CN CN2010800040808A patent/CN102272042A/zh active Pending
- 2010-01-07 US US13/143,712 patent/US9327975B2/en active Active
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102887492A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-23 | 中国地质大学（武汉） | 将亚硝酸盐转化为氧化亚氮并进行纯化的装置及其方法 |
| CN106145061A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-23 | 四川中科贝特纳米科技有限公司 | 一种硝酸盐溶液的处理方法 |
| CN106145061B (zh) * | 2016-08-08 | 2018-04-20 | 四川中科贝特纳米科技有限公司 | 一种硝酸盐溶液的处理方法 |
| CN108300666A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-20 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种制备具有确定15n丰度的n2o及基于15n同位素示踪法测量氮循环的方法 |
| CN108300666B (zh) * | 2017-12-20 | 2021-10-22 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种制备具有确定15n丰度的n2o及基于15n同位素示踪法测量氮循环的方法 |
| CN112320933A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种将生活污水中氨氮转化为n2o的装置及方法 |
| CN112320941A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-05 | 西安建筑科技大学 | 一种利用分离膜填料驯化产n2o反硝化菌的装置及方法 |
| CN112320941B (zh) * | 2020-10-21 | 2022-10-11 | 西安建筑科技大学 | 一种利用分离膜填料驯化产n2o反硝化菌的装置及方法 |
| CN112320933B (zh) * | 2020-10-21 | 2023-04-07 | 西安建筑科技大学 | 一种将生活污水中氨氮转化为n2o的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009000075A1 (de) | 2010-07-15 |
| WO2010079196A3 (de) | 2010-11-11 |
| US20120021312A1 (en) | 2012-01-26 |
| WO2010079196A2 (de) | 2010-07-15 |
| US9327975B2 (en) | 2016-05-03 |
| EP2385928A2 (de) | 2011-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102272042A (zh) | 获得一氧化二氮的方法 | |
| Yang et al. | Progress and perspectives in converting biogas to transportation fuels | |
| US10233089B2 (en) | Integrated process for carbon capture and energy production | |
| Kapdi et al. | Biogas scrubbing, compression and storage: perspective and prospectus in Indian context | |
| RU2479558C2 (ru) | Электрохимический способ получения азотных удобрений | |
| US10766770B2 (en) | Systems and methods of production of hydrogen containing compounds using products of fuel cells | |
| CN101352653B (zh) | 一种脱除黄磷尾气中有害气体的低温微氧净化方法 | |
| CN102398909B (zh) | 一种利用高氨氮含硫高盐废水生产硫酸铵的方法 | |
| US8784661B2 (en) | Liquid fuel for isolating waste material and storing energy | |
| CN102600710A (zh) | 一种高浓度氨氮废水的处理方法 | |
| EP2917150B1 (en) | Process for treating waste waters of olive oil mills by means of reforming reactions, and plant therefor | |
| CN111389459B (zh) | 一种用于催化还原二氧化碳或碳水化合物的组合物、及方法 | |
| CN101428887B (zh) | 吹脱-水解法处理镍氨废水 | |
| CN102985549A (zh) | 一氧化二氮的获取方法 | |
| CN103058353A (zh) | 一种膜法催化臭氧化去除水中污染物的方法 | |
| CN105540954B (zh) | 一种化学反硝化去除水中硝酸盐氮的方法 | |
| Dhanya et al. | Recent trends in biogas upgrading technologies for biomethane production | |
| CN114177906B (zh) | 一种高效稳定的光催化反硝化材料及其制备方法 | |
| CN106310893A (zh) | 具有高硫化氢脱除率的吸收液 | |
| Barla et al. | A comprehensive review of flue gas bio-mitigation: chemolithotrophic interactions with flue gas in bio-reactors as a sustainable possibility for technological advancements | |
| Salave et al. | Design, Development and Experimental Investigation on Various Biogas Upgrading Techniques | |
| CN112239264A (zh) | 废盐水中含碳有机物的处理方法 | |
| KR102610150B1 (ko) | 유기성 폐자원을 이용한 수소 가스 생산 시스템 | |
| RU48810U1 (ru) | Хемосорбционно-каталитическая система для очистки биогаза | |
| JP2010017671A (ja) | ジメチルスルホキシドを含む有機物含有排水の処理方法及び処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111207 |