純水設備對電化學氧化法處理低濃度氨氮污水的研究
【天津純水設備http://www.xinshic.cn】本文采用電化學氧化法去除低濃度氨氮廢水，并通過正交實驗探討了Ph、電流密度、氯離子添加量、電化學氧化時間、平板類型等因素對氨氮去除效果的影響。結果表明，橫向組合為pH=7，電解時間為90min，氯離子濃度為2000mg/L，電流密度為20mA/cm2，電極板組合為銥鉭鈦板-316不銹鋼。
氨氮是水體中的營養物質，可導致水體富營養化，是水體中主要的耗氧污染物。目前國內外對氨氮廢水的處理方法主要有氣浮法、折疊點氯化法、電化學氧化法、離子交換法、物理吸附法和生物脫氨法。其中，電化學氧化法因占地面積小、操作簡單、清潔環保等優點受到廣泛關注。天津純水設備
2實驗部分
2.1原理介紹
電化學氧化過程可分為直接電化學氧化和間接電化學氧化。最終產物以氮氣為主，含有少量的NO2-， NO3-。
2.1.1直接電化學氧化
2.1.1.1氨氮在陽極表面失去電子后直接氧化去除。在此過程中，氨氮首先吸附在陽極表面，然后在陽極與氨氮之間直接發生三次電子轉移反應。如式(1)所示。
氨氮直接電化學氧化有兩個必要條件:一是需要堿性介質條件，以保證部分氨氮作為游離NH3存在;第二個是適當的正電極電位。
2.1.1.2吸附羥基自由基氧化去除氨氮
當electrocatalytic強的金屬氧化物陽極性能,水分子吸附在電極表面與孔的陽極氧化反應生成吸附氫氧自由基(?OH),如公式(2)所示。氨氮的吸附氫氧自由基是有效地氧化成氮氣和水,如公式(3)所示。
2.1.2氨氮的間接電化學氧化
在此過程中，強氧化劑通過陽極反應形成，然后與氨氮發生反應，對氨氮進行降解和去除。氨氮的間接電化學氧化根據氯離子(Cl-)的存在分為氯離子存在和氯離子不存在兩種形式。
2.1.2.1當廢水中存在氯離子時，氨氮的電化學氧化反應接近于“斷點加氯脫氮”的反應過程。水中氯離子先進行陽極反應生成活性氯(Cl2、HOCl、Cl O-等)，其氧化電位如表1所示，然后高度氧化的活性氯與氨氮發生反應，達到脫氮的目的，如圖1所示。當氯或次氯酸鈉進入污水時，將氨氮氧化成氮的方法稱為折疊點氯化。氯不僅會溶解，而且會在水中發生反應。當向污水中注入一定劑量的氯時，水中游離氯的含量較低，氨氮可以完全降解。當加氯量超過這一點時，水中游離氯含量增加天津純水設備，但不改變去除效果。在不產生氯廢物的情況下，達到最佳去除效果的最佳投加點是折疊點。
依據“折點氯化”反應機理，活性氯與氨氮的具體反應如下列公式。
此外，活性氯與氨氮的反應過程中也會有一些副反應的發生， 如析氧反應、析氫反應以及消耗活性氯的反應等，如下列公式。
2.1.2.2 氨氮廢水不含氯離子時，氨氮主要是被電化學反應過程中產生的羥基自由基氧化而去除。羥基自由基可以由水或OH（- 堿 性條件下）在陽極氧化產生，其電極反應如下：
羥基自由基一種很強的氧化劑，其氧化電極電位高達 2.8V（vs.SHE），分別比 H2O2的 1.76 V 和 O3的 2.07 V 高 59％和 35％，也比 其它一些常用的強氧化劑如 KMnO4、Cl2 和 Cl O2 的氧化電極電位高。同時，羥基自由基的電子親和能力為 569.3KJ，具有很高的電負性或親電性，能夠對氨氮進行有效的氧化天津水處理設備。氨氮可以被羥基自由基氧化為氮氣和水。
2.2 實驗裝置
2.3 實驗方法
實驗原水采用模擬氨氮污水，每次實驗用水量為1L，采用硫酸銨配制模擬氨氮污染液，濃度為為 8mg/L（以 NH4計）。氨氮的測定采用《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法（HJ535—2009）》，pH 的測定使用酸度計。
根據正交實驗表 3 進行各組實驗。
2.4 實驗步驟
以 1 號實驗為例。a.用硫酸銨配制 8mg/L 的模擬氨氮污水，倒入電解槽中)。b.添加 0.825g 氯化鈉(500mg/L Cl-)，調節pH=5。c.安裝電極板至電解槽兩側，連接電線至直流穩壓電源。d.設置穩壓直流電源的電流為 0.5A，打開電源并記錄開始時間點解時 間為 15min。e.電解結束后，測試水樣的 pH，并取樣測試氨氮含量天津純水設備，記錄結果。f.調整參數，重復 a-e，進行下一組實驗。
3 實驗結果與討論
3.1 試探性實驗結果及分析
氯離子濃度和氨氮去除的關系。在 做正交實驗之前，對氯離子的添加量做了一組試探性實驗。實驗結 果如見表 5。初始氨氮濃度 8.96 mg/L，電流密度 5mA/cm2，極板間距10cm，電解時間 30min，pH=5.68。
實驗表明，氯離子含量對氨氮的去除具有重要的意義。氯離子 濃度<400mg/L 時，氨氮含量不降反增，其原因初步分析如下： 氯離子含量過低，電解液中主要反應為式（15），次要反應為 （16）和（17）。
此時，大量水被電解，僅有極少部分氯生成，用以氧化氨氮。 也就是說，電解水的量大于氨氮的處理量，造成了氨氮被“濃縮”，含 量不降反增。當氯離子濃度達到一定值以后，主要反應為（16）和 （17），此時有足夠的氯溶解于水氧化氨氮。從這點來說，氯離子濃 度越高，處理效果越好。但氯離子濃度過高，則會導致電流效率低 下、能源浪費的問題，甚至會有氯逸出，造成安全隱患天津水處理設備。因此，應當 合理控制氯離子濃度，原則是在保障氨氮去除效果的同時，盡量降低氯離子濃度。
3.2 正交試驗結果及分析
正交試驗的結果采用方差分析法，分 析結果見表 6。從正交實驗的極差分析中我們可以確定各因子對氨氮去除效果的主次順序為：時間、氯離子濃度、pH、電流密度、極板 類型。水平組合為 pH=7，電解時間為 90min，氯離子濃度為2000mg/L，電流密度為 20mA/cm2，電極板組合為銥鉭鈦板-316 不銹鋼。同時根據分析結果可以得出，電解時間越長、氯離子濃度越 高、電流密度越大，處理的效果越好。但是也應該注意，電解時間過 長和電流密度過高，會造成電流效率低下、能耗高的問題；氯離子 濃度過高有可能會使過量的氯逸出，造成安全隱患。
注：《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）》中氨氮檢測下限為0.1mg/L，此處濃度為低于檢測下限。
根據正交實驗的結果天津純水設備，可以確定在一定的工藝條件下，能夠將出水氨氮含量減少至 0.2mg/L 及其以下。陽極材料需要選用貴重金 屬涂層鈦電極，陰極可以選用防腐蝕性能較好的 316 不銹鋼板。天津純水設備，天津水處理設備，天津去離子水設備。
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