一種Zn/Cu/Ti多金屬納米電極高效去除地下水中硝酸鹽的方法，步驟如下：1、取硝酸鹽污染水，其中硝酸鹽氮含量為5～200mg/L，硫酸鈉含量0.01～1.0g/L；2、采用以石墨板為陰極，Ti極板為陽極，制作Ti納米電極，再以Cu極板為陽極，以Ti納米電極為陽極制作Cu/Ti雙層納米電極，然后以Zn極板為陽極，Cu/Ti雙層納米電極為陰極，制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極；3、采用Pt極板為陽極，Zn/Cu/Ti多金屬納米電極為陰極，將硝酸鹽污染水、陰極板和陽極板放入電解槽中電解，從而還原去除硝酸鹽；硝酸鹽在陰極得到電子被還原生成氮氣或氨，達到去除硝酸鹽的目的；本發(fā)明使用以Ti納米電極為基底制作的Zn/Cu/Ti多金屬納米電極為陰極，在一個電化學反應(yīng)器內(nèi)有效地去除硝酸鹽，無需其他輔助處理裝置。

1.一種Zn/Cu/Ti多金屬納米電極高效去除地下水中硝酸鹽的方法，其特征在于：采用
以石墨板為陰極，Ti極板為陽極，制作Ti納米電極，再以Cu極板為陽極，以Ti納米電極為陰
極，制作Cu/Ti雙層納米電極，然后以Zn極板為陽極，Cu/Ti雙層納米電極為陰極，制作Zn/
Cu/Ti多金屬納米電極，最后以Pt極板為陽極，以Zn/Cu/Ti多金屬納米電極為陰極，在一個
電解槽內(nèi)有效地去除硝酸鹽，無需其他輔助處理裝置，具體包括如下步驟：
步驟1：取硝酸鹽污染水，其中硝酸鹽氮含量為5～200mg/L，硫酸鈉含量0.01～1.0g/L；
步驟2：采用以石墨板為陰極，Ti極板為陽極，制作Ti納米電極，再以Cu極板為陽極，以
Ti納米電極為陰極，制作Cu/Ti雙層納米電極，然后以Zn極板為陽極，Cu/Ti雙層納米電極為
陰極，制作采用Zn/Cu/Ti多金屬納米電極，最后以Pt極板為陽極，以Zn/Cu/Ti多金屬納米電
極為陰極；
步驟3：將硝酸鹽污染水、陰極Zn/Cu/Ti多金屬納米電極和陽極Pt極板放入電解槽中，
設(shè)定電流在0.1～3.0A條件下，電解30～180分鐘，從而還原去除硝酸鹽；硝酸鹽在陰極得到
電子被還原生成氮氣或氨，達到去除硝酸鹽的目的；反應(yīng)式如下：
陰極反應(yīng)：
NO₃^-+H₂O+2e^-＝NO₂^-+2OH^- (1)
NO₃^-+3H₂O+5e^-＝(1/2)N₂+6OH^- (2)
NO₂^-+5H₂O+6e^-＝NH₃+7OH^- (3)
NO₂^-+4H₂O+4e^-＝NH₂OH+5OH^- (4)
2NO₂^-+4H₂O+6e^-＝N₂+8OH^- (5)
2NO₂^-+3H₂O+4e^-＝N₂O+6OH^- (6)
NO₂^-+H₂O+2e^-＝NO+2OH^- (7)
N₂O+5H₂O+4e^-＝2NH₂OH+4OH^- (8)
2H₂O+2e^-＝H₂+2OH^-(sidereaction) (9)
所述采用以石墨板為陰極，Ti極板為陽極，制作Ti納米電極，再以Cu極板為陽極，以Ti
納米電極為陰極，制作Cu/Ti雙層納米電極，然后以Zn極板為陽極，Cu/Ti雙層納米電極為陰
極，制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的方法如下：
步驟(1)：用100～800目的金相砂紙打磨Ti極板；
步驟(2)：將打磨好的Ti極板，用去離子水超聲清洗5～30分鐘；
步驟(3)：將超聲清洗后的Ti極板吹干待用；
步驟(4)：采用恒壓陽極氧化法處理電極，陽極氧化采用的電源為直流穩(wěn)壓電源；具體
為：采用石墨電極為陰極，采用步驟3吹干后的Ti極板為陽極，在乙酸溶液中加入占乙酸溶
液質(zhì)量0.01～0.10％的氫氟酸形成的混合液作為反應(yīng)液，在設(shè)定的氧化電壓5～50V條件
下，氧化30～180分鐘；在陽極的表面會形成微觀納米管結(jié)構(gòu)，其電極表面納米管形成的原
理是：在施加電壓的瞬間，陽極表面附近的水電離產(chǎn)生O^2-，同時鈦快速溶解，陽極電流增大
產(chǎn)生大量Ti⁴⁺，產(chǎn)生的Ti⁴⁺與O^2-迅速反應(yīng)，電解液中的F^-在電場的作用下，致使氧化鈦阻擋
層表面形成不規(guī)則的凹痕；隨著氧化時間的延長，凹痕逐漸發(fā)展成孔核，孔核在場致和化學
溶解作用下成為小孔，小孔的數(shù)量不斷增加，最后均勻分布在Ti極板表面形成有序結(jié)構(gòu)，得
到Ti納米電極，其反應(yīng)式為下式(1)—(4)；
步驟(5)：待反應(yīng)完成后將Ti納米電極取出，在電解槽中放入100ml濃度為50～300g/l
的硫酸銅，向其中加入3.75ml濃硫酸組成混合溶液，以Cu極板為陽極，Ti納米電極為陰極，
在設(shè)定電流0.01-0.3A的條件下，電鍍5-60秒，去離子水超聲清洗后，再干燥即得到成品Cu/
Ti雙層納米電極；電極表面雙層納米電極形成的原理是：在直流電源的作用下，電流通向陽
極，陽極Cu極板不斷失去電子氧化成金屬離子擴散到溶液中即陽極的溶解過程，失去的電
子在電源電勢的驅(qū)動下，向電流反方向運動，通過直流電源富集到陰極上，銅離子在陰極上
不斷得到電子而還原成金屬鍍層，其反應(yīng)式為下式(5)-(9)；
步驟(6)：待反應(yīng)完成后將Cu/Ti雙層納米電極取出，用0～300g的氯化鉀和50～200g氯
化鋅配成1L混合溶液，取100mL放入電解槽中，再向其加入濃度為0.01～0.1mol/l鹽酸300μ
l組成混合溶液，以Zn極板為陽極，Cu/Ti雙層納米電極為陰極，在電流0.01-0.5A下鍍鋅5-
60秒，去離子水超聲清洗，再干燥即得到Zn/Cu/Ti多金屬納米電極；在電極的表面會形成三
層微觀納米孔洞結(jié)構(gòu)；電極表面三層微觀納米孔洞結(jié)構(gòu)形成的原理是：在直流電源的作用
下，電流通向陽極，陽極Zn極板不斷失去電子氧化成金屬離子擴散到溶液中即陽極的溶解
過程，失去的電子在電源電勢的驅(qū)動下，向電流反方向運動，通過直流電源富集到陰極上，
鋅離子在陰極上不斷得到電子而還原成金屬鍍層，其反應(yīng)式為下式(8)-(11)；
整個過程發(fā)生的主要化學反應(yīng)如下：
H₂O→2H⁺+O^2- (1)
Ti-4e→Ti⁴⁺ (2)
Ti⁴⁺+2O^2-→TiO₂ (3)
TiO₂+6F^-+4H⁺→TiF₆^2-+2H₂O (4)
Cu—2e→Cu²⁺ (5)
SO₄^2-—2e→SO₃+1/2O₂ (6)
Cu²⁺+2e^-→Cu (7)
H₂O—2e→2H++1/2O₂ (8)
2H⁺+2e→H₂ (9)
Zn—2e→Zn²⁺ (10)
Zn²⁺+2e^-→Zn (11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn/Cu/Ti多金屬納米電極高效去除地下水中硝酸鹽的方法，
其特征在于：步驟3所述的電解槽的形狀為圓柱形或四方柱形，陽極和陰極間用高分子離子
交換膜隔開，使電解槽成為多槽形式；或陽極和陰極間不放置高分子離子交換膜，使電解槽
成為單槽形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn/Cu/Ti多金屬納米電極高效去除地下水中硝酸鹽的方法，
其特征在于：步驟3所述的陰極和陽極的極板間距為3～20mm。