JPH02172590A - 水溶液から亜硝酸塩および硝酸塩を無残渣で除去する方法 - Google Patents

水溶液から亜硝酸塩および硝酸塩を無残渣で除去する方法

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JPH02172590A
JPH02172590A JP1271913A JP27191389A JPH02172590A JP H02172590 A JPH02172590 A JP H02172590A JP 1271913 A JP1271913 A JP 1271913A JP 27191389 A JP27191389 A JP 27191389A JP H02172590 A JPH02172590 A JP H02172590A
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    • C02F1/4676—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は脱窒素および飲料水浄化装置からの、直接使用
または廃水に排出するには不適の、窒素塩類の許容され
ない高濃度を含有する水の再処理および再生に関する。
特に本発明は電解法の助けを得て水溶液から亜硝酸塩お
よび硝酸塩を無残渣で除去する方法に関する。
［従来の技術］ 亜硝酸塩および硝酸塩を効果的に除去することは環境問
題の解決を問う場合にはますます重要になりつつある。
環境保善の努力、大気汚染の減少および汚濁防止と関連
して有害な窒素化合物の除去および分解は重要性を帯び
ている。このことは特に亜硝酸塩および硝酸塩を含む水
の処理および再加工にあてはまる。燃焼排ガスから水性
吸収体による窒素酸化物または飲料水から隔膜法による
硝酸塩の除去の際に、高濃度の亜硝酸塩ないしは硝酸塩
を含む塩の水性溶液が生じる。このような亜硝酸塩ない
し硝酸塩を含む溶液の発生はそれに関連する問題の適切
な解決を大いに惹起する。
今日の公知技術水準では燃焼排ガスから窒素酸化物の湿
式吸収は先ずＮＯを気相でオゾンのような酸化剤により
ＮＯ２に酸化させ、引き続いてアルカリ性洗浄液で吸収
させて行う。この場合に吸収剤は絶えず導入し、硝酸塩
含有洗浄液は排出しなければならない。
文献によれば亜硝酸塩または硝酸塩含有水溶液を負極で
電解の際には水素と並んでまたＮ０１Ｎ、ＯおよびＮＨ
３も発生することが公知である。
この負極ガスの組成はその過程条件に依存するさらに、
窒素酸化物ＮＯｘはＮｌ（、またはＮ２で触媒によりＮ
２およびＨ２Ｏに変化し、こうして無害にできることが
公知である。
公知技術水準として次の出典を挙げる。
Ｇ、Ｋｒｅｙｓａ、　Ｇ、Ｂｒｅｉｄｅｎｂａｃｈ、　
Ｋ、Ｊ、Ｍｕａ１１ｅｒ。
Ｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇ　ｚｕｍ　Ｍｅｃｈａｎｉｓ
ｍｕｓ　ｕｎｄ　ｚｕｒ　ＫａＬａｌｙｓａ　ｄｅｒ　
ｅｌｃｋｔｒｏｃｈｅｍｉｓｃｈｅｎ　５ａｌｐｅｒｔ
ｅｒｓａｅｕｒｅｒｅｄｕｋＬｉｏｎ、　Ｂａｒ、Ｂｕ
ｎｓｅｎｇｅｓ、Ｐｈｙ、Ｃｈｅｍ、８７．６６−７１
　　（１９８３）　　。
Ｋ、Ｗ、Ｌｅｘｏｗ、Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｉｓｃｈｅ
　　Ｒｕｄｕｋｔｉｏｎ　　ｖｏｎＮａＮＯ，ｉｎ　　
ＮａＯＨｍｉＬ　　Ｒａｎｅｙ−Ｎｉｃｋｅｌ−Ｅｌｅ
ｈｔｒｏｄｅｎ、Ｄｅｃｈｅｍａ−Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ
ｉｅｎ　　９８、２２．９−２４４（１９８５）　　。
Ｍ、５ｃｈｒｏｄ、　　Ｊ、Ｓｅｍｅｌ、Ｒ，５ｔｅｉ
ｎｅｒ、Ｖｅｒｆａｈｒｅｎｚｕｒ　　ｍｉｎｄｅｒｕ
ｎｇ　　ｖｏｎ　　ＮＯｘ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎｅｎ　　
ｉｎ　　Ｒａｕｃｈｇａｓｅｎ、Ｃｈｅｍ、−ｉｎｇ、
−Ｔｅｃｈ、　　５７　　（１９８５）Ｎｒ。
９、Ｓ、７１７−７２７゜ 公知の方法だけでは今日の要求にはもはや十分でない。
それ故、それらをさらに発展せしめ完全にする必要があ
る。
［発明が解決しようとする課題１ 従って本発明の課題は水溶液から亜硝酸塩および硝酸塩
を無残渣で除去しそれを無害物質に転換させる方法を提
案することであった。この場合に適切な電解法の助けを
取り入れるべきである。該方法は簡単かつコストが安〈
実施でき、同じように窒素酸化物吸収装置からの亜硝酸
塩または硝酸塩含有吸収水溶液の再生に適していなくて
はならない。
［課題を解決するだめの手段１ 前記課題は冒頭に記載して形式の方法において、本発明
により、塩類、亜硝酸塩および硝酸塩で汚染された水溶
液を電解槽の負極室に導入し、Ｎ２、ＮＨ３、Ｎｏおよ
びＮ、Ｏを含み、負極で電解還元により生成したガスを
反応させるために触媒床を貫流させ、このようにして反
応生成物として無毒物質Ｎ、および！Ｉ２Ｏを製造し、
なお無関与の残余の塩類を含む水溶液を正極室から排出
せしむることにより解決される。
［実施例］ 次に図示の実施例により本発明の詳細な説明する。
第１図に本方法実施のための簡単な装置を略示した。１
は亜硝酸塩および硝酸塩で汚染された水溶液（液体導入
）である。該有害な塩は記号ＮＯ３−およびＮ０１−で
示した。２は電解槽で、その極性は記号−および十で示
しである。３は負極、４は負極室、５は正極で６は正極
室である。負極室４および正極室６は隔膜で分離されて
いる。７は負極３で生成し、負極室４で捕取され排出さ
れたガスを示し、該ガスはＨ２の他になおガスＮＨ，お
よび窒素酸化物ＮｏならびにＮ、Ｏを含んでいる。８は
化学反応を促進するための触媒床であり、９は排出され
るガス状反応生成物Ｎ８およびＨ２Ｏである。ｌＯは該
反応に無関与の残余の塩類を伴った水溶液を示しく液体
導出）、１１は正極５で生成し、正極室６に集められて
排出されたガスで、実際には０２から構成されている。
該Ｏ１の一部は前記ガス７を該触媒床８の前および中で
反応温度にするために（矢印を伴った水平の鎖線で示す
）負極室４で捕集されたＨ８の一部の燃焼に使用される
。
第２図は再生された吸収溶液を還流させて燃焼ガスから
窒素除去する装置を略示図で示す。
１２はＮＯ，富有被処理排ガスで、これは例えば火力発
電装置から排出される。これはガス状の酸化剤（オゾン
０３）１３と混合され、この際Ｎ。
はＮＯ２に酸化される。該ＮＯ□を含んだ排ガスは吸収
槽１４に達し、ここで該ガスは向流のアルカリ性吸収溶
液と反応する。この際少なくともＮＯｌの一部は水性の
亜硝酸塩および硝酸塩溶液１（記号Ｈｘ　Ｏ、Ｎ　Ｏ！
　−、Ｎ　Ｏ３−）の形で被処理排ガスから除かれる（
湿式洗浄）。該ＮＯ３−洗浄排ガス１６は前記吸収槽１
４を上方に排出される。前記水溶液１は電解槽２の負極
室４に導入される。亜硝酸塩および硝酸塩ならびに水の
一部は負極３で分解され、その際Ｈ，，ＮＨ，，Ｎｏお
よびＮ、Ｏが生成する（参照記号７）。これらのガスは
触媒床８で反応させ、この際反応生成物９として無害物
質Ｎ、およびＨ２Ｏが発生し、これは周囲に排出するこ
とができる。正極５生成されるガス（０□）１１の一部
は有利には操作開始の際一部はガス７の燃焼におよび加
熱に利用される。１５は負極室４かも還流したアルカリ
性吸収溶液で、吸収槽１４の上部に導入される。この吸
収溶液１５は吸収剤ＮａＯＨまたはＫＯＨを含み、なお
少量の亜硝酸および硫酸イオン（Ｎｏ、−、ＮＯ３つを
持っている。
実施例１（第１図参照） 亜硝酸塩および硝酸塩除去用本装置を溶液ｌとして硝酸
塩含量０６１モル／Ｑを有する排水量ｌＱｍ３／ｈが生
じる生産設備に接続した。それに従い該排水は直接浄化
装置に導入するわけにはゆかない。まづ最初にそれから
硝酸塩を除去しなければならない。この目的で水溶液ｌ
を電解槽２に貫流させ、その際該水溶液を負極室４に導
入した。摺電圧は３ｖで、全作動電流は１６０ＫＡで従
って電力は４８０ＫＷであった。負極３に生成した、Ｈ
，、ＮＨ，、ＮｏおよびＮ、Ｏの混合からなるガス７は
約５　ＯＮｍ３／ｈ（１４Ｑ／　ｓ）になった。
温度を上げる目的で正極５で生成したガス（ｏ。
）の僅少の部分を混合した。該ガスを触媒床８で反応さ
せてＮ２とＨ２Ｏ蒸気の無害な混合物に変化させた。原
理的にはそこに次の反応が関与している。
Ｎｏ　＋　Ｈ２→ｌ／２　Ｎｆｆ　＋　Ｈ２ＯＮ２Ｏ＋
　　）１２　１　Ｎ、　　＋　　Ｈ，０３ＮＯ＋　　２
ＮＨｓ　　＝　　５／２Ｎｚ　　”　　３ＬＯ３Ｎ、Ｏ
＋　　２ＮＨ，−４Ｎ！　　＋　　３ｎｚ。
Ｏｘ　　＋　　２ｏｚ　　−２Ｈ１Ｏ 硝酸塩不含の、なお少量の無関与の残余の塩類を持つ水
溶液１０は浄化装置に導入した。
実施例２（第２図参照） 煙導ガスから窒素を除去する装置を火力発電装置に接続
した。天然ガスで運転する炉は熱出力１００ＭＷであっ
た。その際容量に対して窒素酸化物濃度２Ｏ０　ｐｐｍ
を有するＮＯｘ富有被処理排ガス（１２）　１００００
　ＯＮｍ’／ｈが発生したこれはＮＯｘの量的２Ｏ　Ｎ
ｍ”／ｈ（５，５８Ｑ／　ｓ　）に相応した。窒素酸化
物は約８０％がＮｏからおよび２Ｏ％がＮＯ２からなっ
ていた。Ｎｏはアルカリ性吸収溶液１５に吸収されない
から、被処理排ガス１２にオゾン０．の形のガス状酸化
剤１３を混合した。これによって該ＮｏをＮＯ２に酸化
させた。引き続いて該排ガスを吸収槽Ｉ４に貫流させ、
そこでＮＯ，の５０％以上がアルカリ性吸収剤（この場
合Ｎａ０Ｈ）により吸収された。その除土じた水性の、
亜硝酸塩および硝酸塩で汚染された溶液ｌは実施例１と
類似して電解槽２に導入した。この場合には該亜硝酸塩
および硝酸塩は負極３でＮｏ、ＮｅｏおよびＮＨ，に還
元された。さらにまた負極３でＨ２も発生した。該電解
槽２は電圧３Ｖおよび電流７５ＫＡで操作した。電力は
２２５ＫＷであった。負極３で生成したガス７は２Ｏ　
Ｎｍ”／ｈｃ　５．５５　Ｑ／　ｓ　）の量で負極室４
を排出し触媒床８を介して導いた。触媒床８の作動温度
は約３５０℃に保持した。同時にまた加えて正極５で生
じたガス（０，）の少量をＨ！の部分的燃焼のため使用
した。触媒床８では該ガスが実施例１に従いＮ８および
Ｈ！０蒸気に変化した。なお亜硝酸塩および硝酸塩の僅
少残量を含有する吸収溶液１５は電解槽の負極室４から
吸収槽１４の上部に還流させｔ；。それによって吸収剤
の閉回路が実現した。これはとるにたらない漏洩損失を
除けば少しも新しい吸収剤の添加を必要としなかった。
本発明は上記実施例に限るものではない。
原則的には本方法は、塩類、亜硝酸塩および硝酸塩で汚
染された水溶液ｌを電解槽２の負極室４に導入し、Ｈ，
、ＮＨ，、ＮｏおよびＮ、Ｏを含有し、負極３で電解還
元により生成するガス７を反応させるために触媒床８を
貫流させ、そうして反応生成物として無毒な物質Ｎ２お
よびＨ２Ｏを製造し、この際なお反応に関与しなかった
残余の塩を含んだ水溶液ｌＯを正極室６から排出するこ
とで行う。負極３で生成したガスに作動開始時に、正極
５で生成し、電解槽２の正極室６から酸素の形で採取さ
れたガス１１の少量を添加しそれによって該混合ガスを
触媒床８で必要な反応温度にするように操作するのが有
利である本方法は同じように、酸化窒素含有の、Ｎｏ工
富有の、被処理排ガス１２用湿式吸収装置の水溶液から
亜硝酸塩および硝酸塩の無残渣で除去するのに使われ、
この場合には吸収剤としてアルカリ性ＮａＯＨまたはＫ
ＯＨ水溶液１５を使用し、亜硝酸塩および硝酸塩で汚染
された洗浄溶液ｌを富有溶液として電解槽２の負極室４
に導入し、亜硝酸塩および硝酸塩を少なくとも一部分除
去し、稀薄溶液としてＮＯ３用湿式吸収槽１４に再び導
入し、正極３で電解還元により生成したガスを相互に触
媒反応させてＮ、およびＨ２Ｏを形成させる。
［発明の効果１ 従って本方法の有利な点は下記の通りであるａ）電気化
学的還元と気相還元との最適な組合せ、それに相応して
装置費用が少ない。
ｂ）触媒床には単に実際互に反応する媒体だけを貫流さ
せ、付加的に余分なガスもしくは不活性ガスは貫流させ
ないので小さくすることができる。
Ｃ）正極で発生した酸素で負極で発生した水素を意図的
に補助燃焼させることにより触媒床における反応温度を
簡単に制御できる。
ｄ）煙道ガス脱窒素の場合には吸収溶液を還流させるこ
とにより、残渣の無いかつ吸収剤を連続的に供給する必
要のない窒素酸化物湿式洗浄が達成される。運転資材は
電気エネルギーのみである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１に使用した装置の暗示構成図
および第２図は本発明の実施例２に使用した装置の暗示
構成図である。 Ｉ・・・汚染水溶液、２・・・電解槽、３・・・負極、
４・・・負極室、５・・・正極、６・・・正極室、７・
・・負極ガス、８・・・触媒床、９・・・排出ガス、ｌ
Ｏ・・・排出液１１・・・正極ガス、１２・・・被処理
排ガス、１４・・・湿式吸収容器、１５・・・ＫＯＨ溶
液１・・・汚染水溶液、 ３・・負　極 ５・・−正　極　　、 ７・・・負極ガス　、 ９・・・排出ガス　、 １・・・正極ガス ＦＩＧ、１ ２・・・電解槽 ４・・・負極室 ６・・・正極室 ８・・・触媒床 １０・・・排出液 ８８／１０５ ＦＩＧ、２ １２・・・被処理排ガス １４・・・湿式吸収容器 １５・・・ＫＯＨ溶液

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、水溶液（１）から電解法を使用して亜硝酸塩および
    硝酸塩を無残渣で除去する方法において、塩類、亜硝酸
    塩および硝酸塩で汚染された水溶液（１）を電解槽（２
    ）の負極室（４）に導入し、Ｈ＿２、ＮＨ＿３、ＮＯお
    よびＮ＿２Ｏを含み、負極（３）での電解還元により生
    成したガス（７）を反応させるため触媒床（８）を貫流
    させ、このようにして反応生成物（９）として無毒な物
    質Ｎ＿２およびＨ＿２Ｏを製造し、なお無関与の残余の
    塩を含む水溶液（１０）は正極室（６）から排出せしめ
    ることを特徴とする、水溶液から亜硝酸塩および硝酸塩
    を無残渣で除去する方法。 ２、負極（３）で生成したガスに、正極（５）で生成し
    、電解槽（２）の正極室（６）から酸素の形で排出され
    るガス（１１）の少量を添加し、それによって該混合ガ
    スを触媒床（８）で必要な反応温度に至らしめる請求項
    １記載の方法。 ３、吸収剤としてアルカリ性ＮａＯＨまたはＫＯＨ水溶
    液（１５）を使用して、窒素酸化物含有 ＮＯ＿ｘ富有被処理排ガス（１２）用湿式吸収装置の水
    溶液から亜硝酸塩および硝酸塩を無残渣で除去する方法
    において、亜硝酸塩および硝酸塩で汚染された洗浄溶液
    （１）を富有溶液として電解槽（２）の負極室（４）に
    導入し、亜硝酸塩および硝酸塩の少なくとも一部分を除
    き、稀薄溶液としてＮＯ＿２用湿式吸収溶器（１４）に
    再び導入し、かつ負極（３）での電解還元により生成す
    るガスと相互に触媒反応させてＮ＿２およびＨ＿２Ｏを
    生成させることを特徴とする、湿式吸収装置の水溶液か
    ら亜硝酸塩および硝酸塩を無残渣で除去する方法。
JP1271913A 1988-10-21 1989-10-20 水溶液から亜硝酸塩および硝酸塩を無残渣で除去する方法 Pending JPH02172590A (ja)

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