磷酸銨鎂沉淀法降解水體中微量氨氮

趙業(yè)軍 王歡 盧瑩華

摘要：研究磷酸氨鎂沉淀法降解水體中的微量氨氮，探討反應(yīng)時間、NH4+/PO43-/Mg2+摩爾比等因素對氨氮降解效果的影響。結(jié)果表明，在氨氮初始濃度為2 μg/mL的1 L模擬水體中，優(yōu)化反應(yīng)條件為投入N、P、Mg的摩爾比為1∶1.1∶1.4，反應(yīng)時間為90 min，水中氨氮去除率可以達(dá)78.12%。當(dāng)將其運用到九曲河水的氨氮降解時，由于水體中含有各種雜質(zhì)，導(dǎo)致水體中氨氮降解率下降，為70.02%。

關(guān)鍵詞：磷酸氨鎂;氨氮;沉淀法;氨氮降解

中圖分類號：X703.1 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）10-0075-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.014 ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： The degradation of trace ammonia nitrogen in water by ammonia-magnesium phosphate precipitation method was studied， and the effects of reaction time， NH4+/PO43-/Mg2+ molar ratio and other factors on the degradation of ammonia nitrogen were discussed. The results showed that when 1 L of ammonia nitrogen in water when the initial concentration of 2 μg/mL， to optimize the reaction conditions as follows： Input N， P， Mg of the mole ratio of 1∶1.1∶1.4， the reaction time of 90 min， the water ammonia nitrogen removal rate can reach 78.12%. When it was applied to the ammonia nitrogen degradation of Jiuqu river， the degradation rate of ammonia nitrogen in water was reduced to 70.02% due to the various impurities in the water.

Key words： magnesium ammonium phosphate; ammonia nitrogen; method of precipitation; ammonia nitrogen degradation

魚塘中的氨氮（NH3-N）主要來源于餌料（飼料）、水生動物的排泄物、肥料及動物尸體分解等，氨氮為魚塘水體中的主要廢氮。氨氮的毒性很強，即使氨氮濃度在2 μg/mL以下也會抑制魚類的生長，正常魚類生存的環(huán)境為0.2 μg/mL的氨氮濃度。氨氮廢水處理方法有物理、化學(xué)和生物3種類型[1，2]。與化學(xué)沉淀法相比，魚塘水體中其他氨氮處理方法存在使用的要求較高、副產(chǎn)物魚塘水體二次污染、處理費用高、時間長、處理效果不明顯等缺點?；瘜W(xué)沉淀法主要用于處理可生化性差的高濃度氨氮水體，有研究表明，化學(xué)沉淀法中磷酸銨鎂（MAP）沉淀法對低濃度氨氮也有較好的去除能力[3-6]。本研究采用磷酸銨鎂沉淀法去除水中微量氨氮，其主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：Mg2++NH4++PO43-+6H2O=MgNH4PO4·6H2O↓，Kθsp=2.5×10-13，考察反應(yīng)時間、NH4+/PO43-/Mg2+摩爾比等因素對氨氮去除效果的影響，以及在實際水體中的應(yīng)用。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗儀器主要有SPE-1901雙光束紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司。

試驗試劑主要有NH4Cl、MgCl2、苯酚、亞硝基鐵氰化物、NaOH、次氯酸鈉、氨水、Na2HPO4，以上藥品均為分析純。天然水取自武漢東湖學(xué)院九曲河。

1.2 ?方法

在氨氮初始濃度為2 μg/mL的1 L模擬水體中，加入一定量的磷酸鹽和鎂鹽，靜置，用靛酚藍(lán)法測定濾液上清液中氨氮含量。氨氮去除率計算如下：

η=×100%

式中，η為去除率（%）;C0為氨氮初始濃度（μg/mL）;C1為處理后氨氮濃度（μg/mL）。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制與分析

配制0.2～1.0 μg/mL氨氮系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用靛酚藍(lán)法測定吸光度，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖1。由圖1可知，氨氮吸光度（A）與氨氮濃度（C）（μg/mL）的線性回歸方程：A=0.073C+0.050 74，r=0.995 99，表明氨氮濃度在0.2～1.0 μg/mL，與吸光度之間線性相關(guān)性良好，可用于氨氮化合物濃度的檢測。

2.2 ?反應(yīng)時間對模擬水體中氨氮去除率的影響

模擬水體中N、P、Mg摩爾比為1∶1∶1，反應(yīng)時間為30、60、90、120 min。由圖2可知，影響降解率的最佳時間為90 min，模擬水體中氨氮去除率可達(dá)69.02%。

2.3 ?磷酸鹽投加量對氨氮去除率的影響

模擬水體中固定N、Mg摩爾比為1∶1，改變N、P摩爾比，即n（N）∶n（P），反應(yīng)90 min，結(jié)果見圖3。由圖3可知，n（N）∶n（P）超過1∶1.1時，水中氨氮去除率增加幅度不明顯，故n（N）∶n（P）最佳比例為1∶1.1，此時氨氮去除率達(dá)70.12%。

2.4 ?鎂鹽投加量對氨氮去除率的影響

模擬水體中固定N、P摩爾比為1∶1.1，改變N、Mg摩爾比，即n（N）∶n（Mg），反應(yīng)90 min，結(jié)果見圖4。由圖4可知，n（N）∶n（Mg）大于1∶1.4時，水中氨氮去除率不再明顯增加， 故n（N）∶n（Mg）最佳比例為1∶1.4，氨氮去除率達(dá)78.12%，此時氨氮降解后的濃度為0.437 6 μg/mL。

2.5 ?九曲河水中氨氮降解

將九曲河水樣的氨氮初始濃度調(diào)至2 μg/mL，按此前的優(yōu)化反應(yīng)條件，即投入N、P、Mg的摩爾比為1∶1.1∶1.4，反應(yīng)時間為90 min，進(jìn)行氨氮去除，氨氮去除率為70.02%，降解后的氨氮濃度為0.599 6 μg/mL。氨氮去除率下降的主要原因可能是受到水體中各種雜質(zhì)的影響。

3 ?小結(jié)

當(dāng)1 L水體中氨氮初始濃度為2 μg/mL時，優(yōu)化反應(yīng)條件為投入N、P、Mg的摩爾比為1∶1.1∶1.4、反應(yīng)時間為90 min時，水中氨氮去除率可達(dá)78.12%。當(dāng)將其運用到九曲河水的氨氮降解中時，由于水體中含有各種雜質(zhì)，導(dǎo)致水體中氨氮降解率下降，為70.02%。本研究為魚塘水體氨氮降解提供了一種快速有效的處理方法。

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