SK82994A3 - Method of electro-chemical reduction of nitrates - Google Patents

Description

SPÔSOB ELEKTROCHEMICKEJ REDUKCIE DUSIČNANOV

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu katalytickej elektrochemickej redukcie dusičnanov, predovšetkým na elementárny dusík vo vodnom roztoku na katóde.

Doterajší stav techniky

Vodné roztoky obsahujúce dusičitany sú napríklad regeneráty z iónovej výmeny, ktoré sa používajú na elimináciu dusičnanov z pitnej vody, alebo odpadové roztoky z priemyslu.

Bežná až doteraz známa enzymatická biologická denitrifikácia pracuje často nespoľahlivo, hlavne pri vyšších koncentráciách solí. Tak až doteraz napríklad nebolo možné regeneráty z iónovej výmeny obsahujúcej dusičnany spracovať tak, aby sa mohol uskutočniť obeh regeneračného prostriedku.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu je denitrifikácia koncentrovaných vodných roztokov solí katalytickou, katódovou redukciou dusičnanov.

Podstata vynálezu spočíva vo vytvorení kombinácie elektrolýzy so spôsobmi zvýšenia koncentrácie ako je iónová výmena, reverzná osmóza, elektrodialýza, predpoklady na vytvorenie postupových kombinácií prínosných eliminácií dusičnanov z vody a vodných roztokov kvôli ochrane životného prostredia.

Táto úloha sa vyrieši poznatkami podľa patentových nárokov, a to tým, že sa vodný roztok obsahujúci dusičnany uloží do katódového priestoru elektrolyzéra a zavedie sa vhodné elektrické napätie.

V elektrolyzéri sú katódový a anódový priestor navzájom oddelené katexovou membránou, katóda je dotovaná katalyzátorom a v priestore anódy sa nachádza ďalší vodný roztok, napríklad kyseliny sírovej, ktorá cirkuluje.

Na katóde nastáva chemická redukcia dusičnanov podlá prvej z uvedených rovníc, pričom na

eden mól dusičnanu sa spotrebuje molov protónov.

NO^ + 6H⁺ + 5e <--> 0,5 N₂ + 3H₂O

2,5H₂O - 5e <----> 1,25 O₂ + 5H⁺

Na anóde prebieha podlá druhej rovnice rozpad vody za vzniku 5 molov protónov, ktoré prechádzajú z anódového priestoru katexovou membránou do katódového priestoru. S rozpadom vody je spojené zvýšenie koncentrácie roztoku v anódovom priestore, takže sa musí doplniť voda. Deficit minimálne 1 mólu protónov na jeden mól dusičnanov zostávajúci v katódovom priestore sa musí vyrovnať prídavkom kyseliny, napríklad kyseliny chlorovodíkovej do i spracovávaného roztoku obsahujúceho dusičnany.

S ohľadom na skutočnosť, že elektrochemická redukcia dusičnanov je kinetický silne brzdená a môžu ju rušiť vedľajšie reakcie sprevádzajúce celý proces, napríklad vznik amónia, hrá okrem zloženia roztoku obsahujúceho dusičnany a potenciálu, významnú úlohu hlavne spojenie katóda/katalyzátor, pričom ako nosič pre katalyzátor slúži elektróda.

Podľa vynálezu umožňuje katalytickú katódovú redukciu dusičnanov podľa prvej vyššie uvedenej rovnice elektróda napríklad z častíc aktívneho uhlia dotovaná rôznymi ťažkými kovmi napríklad medi s paládiom. Variáciou nosného materiálu a tiež obsahom ťažkých kovov v nosnom materiáli sa môže dosiahnuť ovplyvnenie kinetiky redukcie dusičnanov, a tým vznik vedľajších produktov.

Príklady CLS/M/vite/irOs vynálezu

V nasledujúcom je bližšie popísaný príklad vyhotovenia postupu podlá vynálezu.

V elektrolyzéri, v ktorom sú oddelené katódový a anódový priestor katexovou membránou, je v katódovom priestore roztok dusičnanu, asi 10 g dusičnanu vil roztoku a v anódovom priestore je cca 5 % kyselina sírová. Ako katóda slúži elektróda z častíc aktívneho uhlia dotovaná meďou s paládiom, pričom podiel medi je menší ako 10 % a podiel paládia je menší ako 1 %. Pri potenciáli 1 000 až 1 400 mV sa cca 90 % dusičnanu prevedie na dusík. Hodnota pH sa udržiava prídavkom kyseliny chlorovodíkovej v katódovom priestore konštantná. Plná redukcia dusičnanu nie je žiaduca, pretože roztok spracovávaný v katódovom priestore slúži ako regeneračné činidlo pre menič aniónov znečistený dusičnanom.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob elektrochemickej redukcie dusičnanov katalýzou, hlavne na elementárny dusík vo vodnom roztoku, vyznačujúci sa tým, že sa na vodný roztok dusičnanov umiestnený v katódovom priestore pôsobí elektrickým napätím, pričom katódový priestor a anódový priestor sú navzájom oddelené katexovou membránou.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že katóda pozostáva z nosného materiálu, ktorý sa dotuje katalyzátorom.
3. 3. Spôsob podlá nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že nosný materiál je tvorený katalytickou zmesou ťažkých kovov.
4. 4. Spôsob podlá jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa roztokom obsahujúcim dusičnany elektrolyticky spracovaným v priestore katódy pôsobí po spracovaní na iónový menič.