Question

【題目】廢水中氨氮(NH3、NH)的處理技術有生物脫氮法、化學沉淀法、折點加氯法和電催化氧化法等。

(1) 氨氮污水直接排放入河流、湖泊導致的環境問題是________。

(2) 生物脫氮法：利用微生物脫氮，原理如下：

NHNON2

反應①的離子方程式為__________________________________。

(3) 化學沉淀法：向廢水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液，NH轉化為MgNH4PO4·6H2O沉淀。若pH過大，氨氮去除率和磷利用率均降低，其原因是________(用離子方程式表示)。

(4) 折點加氯法：向廢水中加入NaClO溶液，使氨氮氧化成N2，相關反應如下：

NaClO＋H2O===HClO＋NaOH(Ⅰ)

NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O(Ⅱ)

NH2Cl＋HClO===NHCl2＋H2O(Ⅲ)

NHCl2＋H2O===NOH＋2HCl(Ⅳ)

NHCl2＋NOH===N2↑＋HClO＋HCl(Ⅴ)

探究NaClO的投加量[以m(Cl2)表示]對氨氮去除率的影響，實驗結果如圖所示。

①當m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7時，污水中總氮去除率緩慢下降，其原因是__________________。

②當m(Cl2)∶m(NH3)<7.7時，隨著m(Cl2)∶m(NH3)的減小，污水中余氯(除Cl－外的氯元素存在形式)濃度升高，其原因是____________________________。

(5) 電催化氧化法：原理如下圖所示(MOx表示催化劑)。反應Ⅱ的離子方程式可表示為2NH4+＋6MOx(·OH)===6MOx＋N2↑＋6H2O＋2H＋。

①陽極電極反應式Ⅰ為________________________________。

②電催化氧化法除氨氮時，若其他條件相同時，含Cl－的污水比不含Cl－的污水氨氮去除率要高，其原因是________________________________。

Answer 1

【答案】水體富營養化 NH4+＋2O2NO3-＋2H＋＋H2O MgNH4PO4·6H2O＋2OH－===Mg(OH)2＋NH4+＋PO43-＋6H2O 次氯酸鈉投加量過大，導致污水中部分氨氮氧化為NO3- 加入次氯酸鈉量不足，部分氨氮以NH2Cl形式存在 MOx＋H2O－e－===MOx(·OH)＋H＋ Cl－在陽極放電生成Cl2，Cl2將氨氮氧化為N2而除去

【解析】

（1）水體中N、P等營養鹽含量過多而引起的水質污染，導致水體富營養化；

（2）銨根與氧氣在硝化細菌的作用下生成硝酸根離子和水；

（3）沉淀會溶解在過量的堿性環境中；

（4）①次氯酸鈉氧化性較強，若投入量過大，則部分N元素會被氧化為硝酸根離子；

②次氯酸鈉投入量過少，發生次氯酸會將氨氣按反應Ⅱ氧化為NH2Cl；

（5）①依據電解原理，陽極發生失電子的氧化反應，據此分析；

②根據放電順序，電解質溶液中有氯離子的話氯離子先放電，氯氣溶于水形成的次氯酸參與氨氮的去除反應。

（1）氨氮污水直接排放入河流、湖泊導致水體富營養化；

（2）根據圖示信息可知，反應①的離子方程式為NH4+＋2O2NO3-＋2H＋＋H2O；

（3）若pH過大，MgNH4PO4·6H2O會與氫氧根離子反應轉化成氫氧化鎂，其離子方程式為：MgNH4PO4·6H2O＋2OH－===Mg(OH)2＋NH4+＋PO43-＋6H2O；

（4）①當m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7時，次氯酸鈉投加量過大，導致污水中部分氨氮氧化為NO3-；

②當m(Cl2)∶m(NH3)<7.7時，說明次氯酸投入量小，此時部分氨氮以NH2Cl形式存在；

（5）①依據電解原理，陽極MOx失電子轉化為MOx(·OH)，其電極反應式為：MOx＋H2O－e－===MOx(·OH)＋H＋；

②電催化氧化法除氨氮時，若其他條件相同時，污水若有Cl－在陽極放電生成Cl2，Cl2將氨氮氧化為N2而除去，因此含Cl－的污水比不含Cl－的污水氨氮去除率要高。