【正文】 因此，去除廢水中的氨氮已成為當(dāng)今環(huán)境污染治理的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。如工業(yè)部門(mén)的鋼鐵、石油化工、化肥、無(wú)機(jī)化工、玻璃制造、制藥廢水和食品工業(yè)等排放的各種濃度的氨氮廢水；日常生活中的污水、垃圾填埋場(chǎng)滲濾液、動(dòng)物排泄物、肉類(lèi)加工和飼養(yǎng)業(yè)等產(chǎn)生的廢水也含有大量的氨氮。 氨氮廢水的危害近年來(lái)，隨著化肥、石油化工等行業(yè)的迅速發(fā)展壯大，由此而產(chǎn)生的高氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一；據(jù)報(bào)道，2022 年我國(guó)海域發(fā)生赤潮高達(dá) 77 次，氨氮是污染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水造成的污染使水體富營(yíng)養(yǎng)化。溶解氧的過(guò)飽和以及水中溶解氧少，都對(duì)水生動(dòng)物有害，造成魚(yú)類(lèi)大量死亡。因富營(yíng)養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長(zhǎng)期飲用這些物質(zhì)含量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)的水，也會(huì)中毒致病。物理化學(xué)法主要有空氣吹脫法、折點(diǎn)氯化法、吸附法、化學(xué)沉淀法、液膜法等。有時(shí)要采取多種技術(shù)的聯(lián)合處理才能取長(zhǎng)補(bǔ)短達(dá)到較好的處理效果。但在某些特殊情況下，如工廠內(nèi)部的治理，采用化學(xué)法脫氮工藝更適用。廢水中的氨氮通常以氨離子和游離氨的狀態(tài)保持平衡而存在，將廢水 pH 值調(diào)節(jié)至堿性時(shí)，離子態(tài)氨可轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，然后通入空氣將氨吹脫出。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)9（2）折點(diǎn)加氮法折點(diǎn)氯化法去除氨氮是將氯氣或次氯酸鈉投入污水，將污水中 NH4+N 氧化成 N2的化學(xué)脫氮工藝。為了減少氯的投加量，此法常與生物硝化聯(lián)用，先硝化再除微量的殘留氨氮。張曦等進(jìn)行了氨氮在天然沸石上的吸附研究，實(shí)驗(yàn)表明：隨著溶液氨氮濃度的增大或溫度的升高，沸石吸附量上升沸石的吸附特性符合 Freundhch 吸附規(guī)律 [10]。潘碌亭等研究了復(fù)合藥劑(XOF)對(duì)水中氨氮的去除效果 ,結(jié)果表明：XOF 在渾濁水中充分利用氧化絮凝協(xié)同作用對(duì)氨氮有較高的去除效果，在 pH 值為 7投加量為藥劑與氨氮質(zhì)量比 10:l、反應(yīng)時(shí)間 20min 的條件下，復(fù)合藥劑(XOF)的氨氮去除率最高 [12]。影響硝化反應(yīng)的主要因素有：有機(jī)碳源、污泥齡(SRT)、溶解氧(DO)、溫度、pH值、C/N 比及有害物質(zhì)的存在等。（6）短程硝化反硝化短程硝化反硝化又稱(chēng)亞硝化反硝化，是把硝化反應(yīng)過(guò)程控制在氨氧化產(chǎn)生 NO2的階段，阻止 NO2進(jìn)一步氧化，直接以 NO2作為菌體呼吸鏈氫受體進(jìn)行反硝化。影響硝化菌活性及NO2累積的因素有自由氨、pH、DO、溫度等。與傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮法相比，該法具有以下優(yōu)點(diǎn)：其一，硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程可以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，可節(jié)省更多的占地面積；其二，避免 NO2氧化成 NO3及 NO2再還原成 NO2這兩個(gè)多余的反應(yīng)，從而可節(jié)省氧和 40%以上的補(bǔ)充碳源；其三，堿度消耗減少。荷蘭 Delft 大學(xué)采用 SHANRONANAMMOX 工藝處理污泥消化液上清液的研究表明:在不控制 SHANRON 反應(yīng)器 pH 值、進(jìn)水總氮負(fù)荷為 (m3所產(chǎn)生的氨和 NO2混合液適合于 ANAMMOX 工藝的脫氮處理，氮的總?cè)コ蔬_(dá)到 83﹪[13]。陜西省是能源大省，尤其是陜北地區(qū)，陜北經(jīng)濟(jì)的主要架構(gòu)是采煤、發(fā)電和煤炭轉(zhuǎn)化。粉煤灰可以制取沸石分子篩等一些吸附材料，用粉煤灰合成這些吸附材料具有原料來(lái)源廣一泛、成本低的特點(diǎn)，而且可以變廢為寶，處理工業(yè)廢物、凈化污水和氣體等，對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義重大。通過(guò)廣大科技工作者的努力，國(guó)外已經(jīng)探索出了半工業(yè)化合成的技術(shù)，可以預(yù)計(jì)距離工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)己為期不遠(yuǎn)。粉煤灰合成沸石的實(shí)現(xiàn)具有重大的意義：，節(jié)省其他工業(yè)原料；危害，減少土地占用；，擴(kuò)大沸石的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是可以實(shí)現(xiàn)以廢治廢；，擴(kuò)大煤炭產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈。雖然它們能夠在水處理中發(fā)揮重要作用，但幾種方法處理成本高、投資大，生物法對(duì)氨氮的處理效果較差，而且許多工業(yè)廢水中氨氮的濃度很高，這些廢水很難或根本不能用常規(guī)的生物法去除。因此，開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效水處理用吸附劑將是吸附劑研究的一個(gè)重要方向。2 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)原理粉煤灰是燃煤熱電廠排出的廢棄物，其主要組分為 A12OSiO CaO、Fe 2O3 等(占總量的 90%左右)，同時(shí)含有少量的其他組分。粉煤灰具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積很大，一般在25005000m2/g，具有較強(qiáng)的吸附能力。 碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡黃棕色膠態(tài)化合物，其色度與氨氮含量成正比,通?？稍诓ㄩL(zhǎng) 420nm 時(shí)測(cè)其吸光度，計(jì)算其含量。 實(shí)驗(yàn)儀器及原料分析本實(shí)驗(yàn)以粉煤灰、活性炭為吸附材料，以 NH4Cl 和無(wú)氨水（超純水代替）為原料配制的氨氮廢水。 （1） 粉煤灰① 取樣 粉煤灰對(duì)氨氮廢水的吸附性能研究12選用取自錦界國(guó)華電廠采集的粉煤灰，其化學(xué)成分如表 所示。其二，電廠運(yùn)行溫度較低，粉煤灰中的未燃盡含碳量很高，約為 11%。 （2） 化學(xué)試劑實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑均為市售分析純級(jí)，列表如下：名稱(chēng) 規(guī)格 生產(chǎn)廠商無(wú)氨水（超純水代替） AR 實(shí)驗(yàn)室提供NH4Cl AR 天津市津北精細(xì)化工限公司KI（含量% ） AR 天津市天力化學(xué)試劑有限公司HgI2 AR 煙臺(tái)市海潤(rùn)化工有限公司NaOH AR 鄭州派尼化學(xué)試劑廠酒石酸鉀鈉（KNa ）AR 天津市瑞金特化學(xué)品有限公司 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 以配制的氨氮廢水為研究對(duì)象，重點(diǎn)探討粉煤灰對(duì)不同濃度氨氮的吸附性能及吸榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)13附機(jī)理，作用時(shí)間設(shè)定為 10~120 min。實(shí)驗(yàn)具體步驟如下所述： 稱(chēng)取 16g 氫氧化納，溶于 50mL 水中,充分冷卻至室溫。 酒石酸鉀納溶液 稱(chēng)取 50g 酒石酸鉀納（KNaC 4H4O6 水樣預(yù)處理 若水樣澄清，則可加入一種絡(luò)合劑如酒石酸鉀鈉、EDAT 等，消除干擾。（1）氯化按標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及吸光度測(cè)定 取分析純氯化氨適量，在 100℃下干燥一段時(shí)間后，稱(chēng)取 溶于蒸餾水中，移入 1000mL 容量瓶中，稀釋至標(biāo)線(xiàn)，此溶液氨氮濃度為 103mg/L，所配制溶液為氨標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；再將氨標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液精確配制成濃度為 、和 。首先選定一空白溶液(一般為蒸餾水)作為參比溶液，于分光光度計(jì)上測(cè)定其透過(guò)率，并將該透過(guò)率作為 100%(其吸光度及濃度均為 0)；然后將濃度為、 和 中，加 酒石酸鉀鈉溶液，混勻。放置 10min 后，在波長(zhǎng) 420nm 處，以水為參比，測(cè)定吸光度。表 氯化銨溶液濃度與相關(guān)的吸光度關(guān)系序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7濃度 C(mg/L)吸光度 A00粉煤灰對(duì)氨氮廢水的吸附性能研究14（2）氯化氨標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制 以表 中濃度 C 對(duì)吸光度 A 作圖，可得氯化錢(qián)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) 如圖 所示。該方法在測(cè)定時(shí)對(duì)氨氮的濃度有限度，其測(cè)定下限為 ，上限為 2mg/L。00 1 2 液 相 濃 度 （ mg/L）吸光度 A圖 氯化銨標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) 配制的氨氮廢水的吸附實(shí)驗(yàn)在數(shù)個(gè)錐形瓶中各加 50 mL 含氨氮廢水，再加一定量的粉煤灰和活性炭（兩組，平行實(shí)驗(yàn)） ，經(jīng)攪拌器攪拌后置于振蕩器上。另稱(chēng)取7 g 碘化鉀和碘化汞(HgI 2)溶于水,然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中。)處理，用紫外分光法進(jìn)行測(cè)定分析，每次實(shí)驗(yàn)均做空白對(duì)比并計(jì)算廢水中氨氮的去除率以及粉煤灰和活性炭的吸附量。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)153 結(jié)果與討論 氨氮濃度對(duì)氨氮去除率的影響 為研究粉煤灰對(duì)不同濃度氨氮廢水的去除效率，用模擬含氨氮廢水標(biāo)準(zhǔn)溶液配制不同濃度的水樣。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 31，關(guān)系曲線(xiàn)如圖 所示。 吸附時(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響在含氨氮濃度均為 100 mg/L 的 7 個(gè) 50 mL 原水樣中各加入 5 g 粉煤灰，在磁力攪粉煤灰對(duì)氨氮廢水的吸附性能研究16拌器的作用下，每隔一定時(shí)間(，1，1. 5，2，4，6，8h)取樣分析 1 次，數(shù)據(jù)如表 所示。表 吸附時(shí)間與氨氮去除效率的關(guān)系樣品號(hào) 吸附時(shí)間(h) 吸附前濃(mg/L) 吸附后濃(mg/L) 去除效率 %1 100 2 1 100 3 100 4 2 100 5 4 100 6 6 100 7 8 100 01020304050600 2 4 6 8 10吸 附 時(shí) 間 /h去除效率 %圖 吸附時(shí)間與氨氮去除效率的關(guān)系由圖 可知，在振蕩 4 h 后基本達(dá)到了平衡，效率較高。 粉煤灰和活性炭對(duì)配制氨氮廢水的吸附效果準(zhǔn)確稱(chēng)取粉煤灰、活性炭各 g，2 份（平行試驗(yàn)） ，分別置于 100 mL 錐形瓶中，在各加入 40 mL（材料與溶液比為 1：10）NH 4Cl 配制的 NH4+N 濃度分別為 50 mg/L、 200 mg/L、500 mg/L 的溶液，相同濃度的為一組，共 3 組。如表 所示。當(dāng)氨氮濃度為 50 mg/L 時(shí)，粉煤灰的吸附容量略高于活性炭；而氨氮濃度在 200 mg/L、500 mg/L下，粉煤灰的吸附容量大于活性炭，其最大吸附量分別是活性炭吸附量的 、倍。由表 還可知，NH4+N 濃度在 500 mg/L 下，粉煤灰對(duì)氨氮的吸附容量最高值達(dá) mg/g，其分別是NH4+N 濃度為 50 mg/L 和 200 mg/L 的 和 倍。溶液中 NH4+N 濃度越大，可供吸附的 NH4+N 較多，而且溶液本體與粉煤灰表面形成的濃度差越大，造成 NH4+N向粉煤灰內(nèi)部遷移并且發(fā)生靜電引力的動(dòng)力也越大 [17]，因此，粉煤灰的吸附容量增加。根據(jù)土壤中硅酸鹽礦物晶體結(jié)構(gòu)對(duì) NH4+的吸持作用，即土壤對(duì)銨的固定作用，同時(shí)粉粉煤灰對(duì)氨氮廢水的吸附性能研究18煤灰本身也含有大量的硅酸鹽和鋁酸鹽，可以推出，粉煤灰對(duì) NH4+N 的吸附不僅有物理吸附而且還有化學(xué)吸附。而活性炭對(duì) NH4+N 的吸附則主要指物理吸附，即靠分子與分子間的范德華力吸附水中氨分子形式的氮 [2122]。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)194 結(jié)論及建議 結(jié)論（1） 粉煤灰對(duì)配制的氨氮廢水中 NH4+N 的吸附能力強(qiáng)于活性炭，并且氨氮濃度高，粉煤灰對(duì) NH4+N 的吸附性能愈強(qiáng)。（3） 氨氮濃度在 120 mg/L 以下時(shí)，粉煤灰對(duì)其去除效率較高，均在 50%以上。 建議存在的主要問(wèn)題：（1） 粉煤灰具有多孔性結(jié)構(gòu)，比表面積較大，是吸附物質(zhì)的主要?jiǎng)恿?。?） 根據(jù)粉煤灰的化學(xué)成分，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成粘接劑，將超細(xì)粉煤灰粘結(jié)在一起，制成成型超細(xì)粉煤灰基吸附材料。本論文是在白妮老師悉心指導(dǎo)下完成的，四年來(lái)恩師在對(duì)我的指導(dǎo)和教育中付出了巨大心血，恩師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和學(xué)術(shù)造詣使我受益非淺，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)、生活和工作都將有深遠(yuǎn)影響。在此，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師白妮表示最誠(chéng)摯的感謝!在實(shí)驗(yàn)完成過(guò)程中，王愛(ài)民老師給了我許多有益的指導(dǎo)，在此深表謝意。感謝文中引用資料的所有作者。感謝我的父母親和兄弟姐妹，在我求學(xué)過(guò)程中，他們給予了我太多的鼓勵(lì)和幫助，她們是我努力學(xué)習(xí)的精神源