地下水中に含まれる硝酸塩の電気化学的分解除去

电化学分解去除地下水中硝酸盐

• 批准号: 02202217
• 负责人: 朝倉 祝治
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02202217/
• 关键词: 硝酸塩; 亜硝酸塩; アンモニウム塩; 地下水; 電気化学的汚染物除去

[研究目的]我国の総水量の約30%は地下水を供源としているが、近年生活排水、工場排水、窒素肥料などによる汚染により、NO_3^-の含有量が急増している。本研究はそれらの現状把握と電気化学的手法による分解除去法の基礎研究を目的として行なわれた。[現状調査]東京近郊の地下水をイオンクロマト法によってNO_3^ーを分析したところ、場所によって大幅に汚染状況が異なり、60ppmの高濃度を検出したところもあり、事態の重大性が認識された。[NO_3^ーの電気化学的除去法の原理]NO_3^ーは中性、アルカリ性溶液中では化学的に安定であり、反応性にも乏しいので、分解除去が著しく因難である。そこで、NO_3^ーを電気化学的にNO_2^ーに還元し、反応性に富むNO_2^ー化合物として分解除去しようとするものである。[デバルダ合金によるNO_3^ー還元反応機構の研究]NO_3^ーは中性、アルカリ性溶液中では電気化学的に不活性であるが、AlーCuを主成分とするデバルダ合金によっては電気化学的機構によって容易に還元される。その機構を調べた。(1)NO_3^ー→NO_2^ー→NH_4^+のステップで還元されること、(2)Cuが電極触媒能を有することを明かとした。[銅電極によるNO_3^ーのカソ-ド反応の研究]前記の結果をふまえ、酸性及び中性溶液中で銅電極によるNO_3^ーの電気化学的還元を試みた。その結果、いずれの溶液中でも、70%近い電流効率でNO_2^ーとNH_4^+に還元されることを見い出した。NO_2^ーとNH_4^+の生成率は電位に依存し、電位の低下にともない、NH_4^+が増加した。[NO_2^ー化合物の除去]NO_2^ーはpHの低下に伴い、HNO_2、NO_2、NO、に変化することが知られている。N_2及び大気バブリングにより、これらの化合物の物理的除去を試みた。除去速度は、1次反応速度式に従い、その速度定数はpHの関数であった。pH=4以下であればこの方法により実用的にNO_2^ーを除去できることを明らかにした。[今後の研究方針]本研究の内容をさらに充実させるとともに新しい電極材料、分野法の開発及びその実用化の研究を行なう。

[研究项目]日本的总水量的大约30％来自地下水，但近年来，由于家庭废水，工厂废水，氮肥等受污染，NO_3^ - 含量迅速增加。该研究的目的是为了理解当前的状况和使用电化学方法的基础研究。 [当前情况调查]当使用东京附近的地下水的离子色谱法对NO_3^ - 进行分析时，根据位置的不同，污染的情况大不相同，有些人检测到高浓度为60 ppm，认识到这种情况的严重性。 [NO_3^ - 的电化学去除方法的原理] NO_3^ - 在中性和碱性溶液中是化学稳定的，并且反应性差，因此分解和去除非常困难。因此，no_3^ - 在电化学上降低至no_2^ - 然后尝试将其分解并将其作为高反应性NO_2^ - 化合物删除。 [研究NO_3^ - 用Debarda合金还原的机理] NO_3^ - 在中性和碱性溶液中是电化学惰性的，但在某些Debarda Alloys中很容易降低，主要由Al-Cu组成。研究了该机制。据透露，（1）通过NO_3^ - →NO_2^ - →NH_4^+的步骤降低了它，并且（2）Cu具有电催化能力。 [研究NO_3^与铜电极的阴极反应]基于上述结果，尝试在酸性和中性溶液中使用铜电极的NO_3^降低NO_3^。结果，发现在任何解决方案中，当前效率将近70％降低到NO_2^ - 和NH_4^+。 NO_2^ - 和NH_4^+的发电速率取决于电势，并且随着电势​​的降低，NH_4^+增加。 [no_2^ - 删除化合物] no_2^ - 已知会更改为hno_2，no_2，否随着pH的降低。 N_2和大气起泡尝试了物理去除这些化合物。去除速率是根据一阶反应速率方程式，速率常数是pH的函数。据透露，当pH低于4的方法时，该方法实际上可以消除NO_2^ - [未来的研究政策]该研究的内容将得到进一步增强，并研究新电极材料和现场方法的开发及其实际应用。