孟柏宇

（哈尔滨工业大学（深圳）土木与环境工程学院，广东 深圳518055)

前 言

近百年来，工农业高速发展，化肥和含氮杀虫剂在农业生产中的广泛使用和工业生产中高浓度含氮废水的肆意排放造成了地球水环境愈发严重的污染问题[1]。在自然界中，氮的自然循环已经遭到了人为破坏，在地表水和地下水中硝酸盐的污染已成为全球性的环境问题[2]。在20 世纪60 年代，美国与欧洲就有相关报道，造成天然水体硝酸盐污染的主因是氮肥的大量广泛使用[3]。调查表明：在美国有接近1/4 事例因饮用水中硝酸盐氮超标对人体造成健康危机；在英国供给180 万人的125 处饮用水源中硝酸盐含量也均超标；而我国部分大中城市的饮用水源中硝酸盐污染问题也时有发生。硝酸盐氮化学性质稳定，通过自然水体中反硝化微生物和水体自净难以去除[4]。

1 负载型过渡金属催化剂还原硝酸盐氮的原理

催化还原硝酸盐氮是一个多相催化还原过程，如图1 所示，成功的负载型催化剂可以催化化学反应的发生，使反应进行完全，并且在反应结束后，通过简单分离即可进行回收，使催化剂可以循环使用[10]。

图1 负载催化剂的设计策略和催化作用Fig. 1 Design and application of the supported catalyst

催化还原硝酸盐氮的研究最早可以追溯到20世纪80 年代末，德国学者Vorlop 等人[9]首次提出了利用负载型的二元金属催化剂将硝酸盐氮催化还原为氮气的脱氮技术。在负载型过渡金属催化剂的作用下硝酸盐氮还原为氮气的过程可表示如下：