【正文】 H2SO4溶液以吸收 NH3[9]。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計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。其反應(yīng)方程式為：2NH4++3HClO →N 2+3H2O=5H++3Cl此法最大的優(yōu)點(diǎn)是通過適當(dāng)?shù)目刂?，可完全去除水中的氨氮。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。（3）吸附法NH4+N 也可以通過離子交換從水中去除，常用的離子交換劑是沸石。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]。（4）化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是通過向廢水中投加適當(dāng)化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某些溶解性污染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成難溶鹽沉淀下來，從而降低水中溶解性污染物濃度的方法 [11]。潘碌亭等研究了復(fù)合藥劑(XOF)對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)時間 20min 的條件下，復(fù)合藥劑(XOF)的氨氮去除率最高 [12]。（5）傳統(tǒng)硝化反硝化傳統(tǒng)硝化反硝化工藝脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段，硝化階段是將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的過程，反硝化階段是將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^程。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。影響反硝化反應(yīng)的主要因素有：有機(jī)碳源、溫度、pH 值及溶解氧等。（6）短程硝化反硝化短程硝化反硝化又稱亞硝化反硝化，是把硝化反應(yīng)過程控制在氨氧化產(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。實(shí)現(xiàn)短程硝化與反硝化的關(guān)鍵是抑制硝化菌的活性而使 NO2得到累積。影響硝化菌活性及NO2累積的因素有自由氨、pH、DO、溫度等。（7）同步硝化反硝化同步硝化反硝化是指某些微生物在特定條件下可以同時進(jìn)行硝化和反硝化，因而硝化過程和反硝化過程可以在同一反應(yīng)器中、相同操作條件下同時發(fā)生。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，硝化過程和反硝化過程可以在一個反應(yīng)器內(nèi)同時進(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。（8）厭氧氨氧化粉煤灰對氨氮廢水的吸附性能研究10厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，微生物直接以 NH4+作為電子供體，以 NO2或NO3為電子受體，將 NH4+、NO 2或 NO3轉(zhuǎn)變成 N2 的生物氧化過程。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 (m3d)的條件下，上清液中的氨被轉(zhuǎn)化為 NO2產(chǎn)生的 NO3占總硝態(tài)氮的 11%。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]。 論文選題的背景、意義及主要研究內(nèi)容 論文選題的背景及意義目前，我國的粉煤灰利用率僅為約 50%，主要用于水泥生產(chǎn)、填方、墻體材料等用途。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。我省每年要排放大量粉煤灰，隨著我國重化工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、用電量的增加速度大大高于 GDP 的增長速度，所以由此造成粉煤灰排放量增速很快，粉煤灰的大量堆置占用大量土地，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境，己成為陜北主要污染之一。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，對環(huán)境保護(hù)的意義重大。以粉煤灰合成沸石分子篩等吸附材料的的研究，己經(jīng)有 30 年的歷史。通過廣大科技工作者的努力，國外已經(jīng)探索出了半工業(yè)化合成的技術(shù)，可以預(yù)計距離工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)己為期不遠(yuǎn)。我國能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，粉煤灰排放量巨大。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)的價值鏈。對于廢水中氨氮的處理方法主要有化學(xué)法和生物方法。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。吸附法在廢水處理中有著不可取代的作用，目前，工業(yè)上普遍使用的活性炭吸附劑價格昂貴，使吸附法廣泛應(yīng)用受到限制。因此，開發(fā)廉價高效水處理用吸附劑將是吸附劑研究的一個重要方向。 論文主要研究內(nèi)容通過分析和總結(jié)，確定本論文的研究內(nèi)容具體如下:(1) 直接以 NH4Cl 為主要原料，配制氨氮廢水，以此代替工業(yè)氨氮廢水；(2) 以粉煤灰為吸附劑，探索其對含氨氮的廢水進(jìn)行處理的可行性及優(yōu)點(diǎn)；(3) 采用活性炭為吸附劑，處理氨氮廢水；(4) 實(shí)驗(yàn)完成后，對比分析粉煤灰和活性碳的吸附性能和吸附機(jī)理的差異；榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計11(5) 在現(xiàn)有條件下，總結(jié)取得的成果與不足。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)，同時含有少量的其他組分。粉煤灰由很多具有不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的微粒組成，其中大多數(shù)是玻璃球體。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。粉煤灰與氨氮廢水作用后吸附廢水中的氨氮，使氨氮廢水濃度降低，通過測定吸附后廢水的吸光度進(jìn)而得出吸附后濃度，最后得出結(jié)論。 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 420nm 時測其吸光度，計算其含量。本法最低檢出濃度為 mg/L(光度法),測定上限為 2 mg/L。 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 和無氨水（超純水代替）為原料配制的氨氮廢水。 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置儀器名稱 生產(chǎn)廠商FA2204B 電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海樹立儀器儀表有限公司781 型磁力加熱攪拌器 重慶吉祥教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司180 目篩子 上海業(yè)寶金屬制品有限公司 分析裝置755B 紫外可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司 工作條件： 波長范圍：2001000nm 吸光度測量范圍： 實(shí)驗(yàn)所用基本原料實(shí)驗(yàn)所用基本原料是粉煤灰、活性炭、分析純 NH4Cl。 （1） 粉煤灰① 取樣 粉煤灰對氨氮廢水的吸附性能研究12選用取自錦界國華電廠采集的粉煤灰，其化學(xué)成分如表 所示。表 錦界國華電廠粉煤灰成分組成（％）化學(xué)成分 含量％SiO2 A12O3 CaO Fe2O3 K2O Na2O MgO MnO ② 分析其一，原料粉煤灰中的主要化學(xué)成分為 SiO2 和 A12O3，其含量分別為%、%，總和達(dá)到 %，且 SiO2/ A12O3 值為 。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%。③ 預(yù)處理將粉煤灰用球磨機(jī)粉碎、過篩至通過 180 目，再放入干燥箱中干燥（105℃） ，其目的是增大原料的反應(yīng)面積，增強(qiáng)其反應(yīng)活性。 （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，列表如下：名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠商無氨水（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 煙臺市海潤化工有限公司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)過程 以配制的氨氮廢水為研究對象，重點(diǎn)探討粉煤灰對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13附機(jī)理，作用時間設(shè)定為 10~120 min。 納氏試劑的配制 測定氨氮最常用的方法是納氏試劑比色法，本實(shí)驗(yàn)采用紫外分光光度法測量氨氮廢水中的氨氮濃度。實(shí)驗(yàn)具體步驟如下所述： 稱取 16g 氫氧化納，溶于 50mL 水中,充分冷卻至室溫。 另稱取 7g 碘化鉀和 10g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納溶液中，用水稀釋至100mL，貯于聚乙烯瓶中，密塞保存。 酒石酸鉀納溶液 稱取 50g 酒石酸鉀納（KNaC 4H4O64H2O）溶于 100mL 水中，加熱煮沸以除去氨，放冷，定容至 100mL。 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。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 通過氨吸附，可以求得粉煤灰在溶液中對 NH4+粒子的吸收程度，進(jìn)而可以反映粉煤灰具有吸附的性質(zhì)。（1）氯化按標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及吸光度測定 取分析純氯化氨適量，在 100℃下干燥一段時間后，稱取 溶于蒸餾水中，移入 1000mL 容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，此溶液氨氮濃度為 103mg/L，所配制溶液為氨標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液；再將氨標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液精確配制成濃度為 、、和 。 吸光度測試采用 755B 型紫外分光光度計，其原理是通過測量溶液中物質(zhì)對光的吸收程度而測量物質(zhì)含量的方法。首先選定一空白溶液(一般為蒸餾水)作為參比溶液，于分光光度計上測定其透過率，并將該透過率作為 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。加 納氏試劑，混勻。放置 10min 后，在波長 420nm 處，以水為參比，測定吸光度。上述不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別于光度計上測定的吸光度，經(jīng)扣除空白值后的測試結(jié)果列于表 。表 氯化銨溶液濃度與相關(guān)的吸光度關(guān)系序號 1 2 3 4 5 6 7濃度 C(mg/L)吸光度 A00粉煤灰對氨氮廢水的吸附性能研究14（2）氯化氨標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 以表 中濃度 C 對吸光度 A 作圖，可得氯化錢標(biāo)準(zhǔn)曲線 如圖 所示。 由圖 可見，濃度 C 與吸光度 A 在標(biāo)準(zhǔn)濃度范圍內(nèi)滿足線性關(guān)系，通過擬合可得 R 值為 ，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為 A=。該方法在測定時對氨氮的濃度有限度，其測定下限為 ，上限為 2mg/L。在該范圍內(nèi)，通過測定待測溶液的吸光度值即可利用標(biāo)準(zhǔn)曲線查出該溶液的氨氮濃度。00 1 2 液 相 濃 度 （ mg/L）吸光度 A圖 氯化銨標(biāo)準(zhǔn)曲線 配制的氨氮廢水的吸附實(shí)驗(yàn)在數(shù)個錐形瓶中各加