一、前言

　　氮是生命活動必需的營養元素之一，氨氮污染是全球水體污染中最迫切需求處置的污染類型，固然氨氮工業廢水處理技術多種多樣，但都存在各自的弊端，MAP化學沉淀技術去除氨氮具有高效、快速、簡單等優點有著較為普遍的應用。

　　本課題以中濃度氨氮廢水為研討對象，分離單要素及多要素正交實驗綜合剖析與研討，并在此根底上，對沉淀物晶體停止熱重-差熱剖析，研討了對沉淀產物的熱處置條件及熱處置產物對中濃度氨氮廢水中氨氮的去除性能。

　　二、實驗辦法

　　2.1 實驗試劑與儀器

　　試劑：Na2HPO4?12H2O、H3PO4、MgCl2?6H2O、MgSO4、NaOH等以上無特殊闡明均為國藥，剖析純。

　　儀器：PHS-3C型pH計；5B-3B型(V8版)；HJ-4A攪拌器；電熱鼓風枯燥箱。

　　2.2 實驗機理

　　體中的游離氨(NH3)與銨根離子(NH4+)間反響為可逆過程，NH4+能發作反響生成大量的MgNH4PO4?6H2O產物，但是MgNH4PO4?6H2O溶度積很小，其于水中主要以沉淀的方式存在，理論上沉淀劑(磷源、鎂源)用量與NH4+-N的摩爾之比為1︰1︰1。

　　2.3 實驗流程

　　MAP化學沉淀法去除廢水中氨氮流程圖如圖1所示。

　　實驗過程中，首先配制400mg?L-1氨氮溶液作為模仿廢水，投加恰當配比的沉淀劑磷源、鎂源，用5mol?L-1左右的氫氧化鈉溶液調理體系pH值，待沉淀完整，靜置一段時間，用0.45um濾紙停止過濾、對上層清液中殘留的氨氮、磷酸根濃度停止剖析;將下層沉淀物用蒸餾水清洗數次，清凈后于40℃的烘箱內，烘干并搜集待用。對沉淀產物的性質停止表征剖析及熱處置MPA法對400mg?L-1氨氮廢水的去除效果。

　　三、結果與討論

　　3.1 沉淀劑的選擇

　　圖2可知，在相同的體系中，Na2HPO4?12H2O與MgCl2?6H2O組合對廢水中氨氮的去除率明顯比采用Na2HPO4?12H2O與MgSO4?7H2O對氨氮的去除率高。因而，綜合思索到藥劑費用以及氨氮的去除效果等，實驗選取Na2HPO4?12H2O作為磷源，MgCl2?6H2O作為鎂源。

　　3.2 pH值的影響

　　在n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)為1︰1︰1，攪拌時間25min，靜置40min條件下，調查反響體系pH值在6~12范圍內對中濃度氨氮廢水去除率的影響，結果如圖3所示。由圖3可知，一定范圍內，隨pH的升高，水體中氨氮的去除率呈快速上升趨向，取pH選取9.3。

　　3.3 磷源與鎂源投加量的影響

　　控制n(PO43-)︰n(NH4+)為1︰1，反響溶液的反響體系pH值為9.3，反響攪拌時間25min，靜置40min，結果如圖4所示，一定范圍內，隨鎂源投加量的增加，氨氮去除率逐步增大，當Mg2+與NH4+物質的量之比為1.2時，水中氨氮去除率高達92.77%。

　　隨著鎂源參加量的增大，水中氨氮的去除率反而降落，而在整個過程中磷酸根的濃度不斷在降低，相同的辦法調查磷源投加量對水體中氨氮去除率的影響，發現與改動鎂源投加量有相似的規律。因而，鎂源、磷源的投加量不易過高。

　　3.4 反響體系溫度的影響

　　控制n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)為1︰1︰1，反響體系pH值定為9.3，攪拌時間25min，靜置時間40min，由圖5可知，在20~50℃內，反響體系溫度變化對水體中氨氮去除率影響很小，MAP沉淀法去除水中氨氮在常溫下停止即可。

　　3.5 攪拌時間的影響

　　在反響體系pH值為9的條件下，取n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)為1︰1︰1，調查攪拌時間分別取5、10、20、30、40、60、80min對中濃度氨氮廢水的去除效果，結果如圖6所示。由圖6可知，剛開端時，隨攪拌時間的增加，廢水中氨氮的去除率不時地增加，綜合其經濟效率與去除效率，攪拌時間定為30min。

　　3.6 MAP沉淀物及循環應用

　　3.6.1 MAP沉淀物的表征

　　本實驗應用掃描電鏡(SEM)察看了最佳條件下生成的沉淀物晶體的形貌構造，如圖7(a)所示。由圖7(a)可知，最佳條件下的沉淀物主要成分為斜方形構造，為典型的MgNH4PO4?6H2O晶體。

　　3.6.2 MAP的熱處置及熱處置產物氨氮去除效果的研討

　　接著分別調查了80、100、110、120、140、160、180℃下的熱解產物對400mg?L-1氨氮模仿廢水的去除性能，當Mg︰N的摩爾比為1︰1，反響體系pH取9.5，攪拌時間為40min時，圖8中結果標明，一定熱處置溫度范圍內，熱解產物對水體中氨氮的去除率逐步增大，超越一定溫度，熱解產物對氨氮的去除率開端降落。

　　為了進一步理解熱解產物，對100℃，140℃及180℃下加熱3h后所得產物做XRD表征與剖析，如圖9所示，在100℃時，MgNH4PO4?6H2O受熱失去局部結晶水生成MgHPO4?3H2O，另外還檢測到局部的MgNH4PO4?H2O。隨著溫度的升高，一切MgNH4PO4?H2O與MgHPO4?3H2O的特征峰均消逝，衍射峰消逝，產物為無定形物質，此結論與前面的TGA-DTA剖析結果相吻合。

　　四、結論

　　(1)本實驗研討脫除中濃度NH4+-N廢水的最佳沉淀劑組合為MgCl2?6H2O和Na2HPO4?12H2O。

　　(2)經過多要素正交實驗研討，得出影響中濃度氨氮廢水中氨氮去除的主要要素的主次為：pH值>n(PO43-)：n(NH4+)>n(Mg2+)：n(NH4+)>攪拌時間，分離單要素實驗綜合思索，水體中氨氮去除最佳實驗條件：pH取9.5、n(Mg2+)︰n(NH4+)取1.2︰1，n(PO43-)︰n(NH4+)取1.1︰1，攪拌時間取30min。

　　(3)經過SEM及XRD等微構造剖析標明，中濃度氨氮廢水中氨氮去除最佳實驗條件下生成的沉淀物，是純度較高、結晶度較高構造平均的MgNH4PO4?6H2O沉淀物。

　　(4)經過對最佳實驗條件下沉淀產物熱重—差熱剖析，初步肯定了熱解溫度范圍為50~180℃。

　　(5)將優化熱解條件之下得到的熱解產物用于處置400mg?L-1的氨氮廢水，反響體系pH為9.5，反響攪拌時間為40min時，氨氮脫除率能到達85%。熱解產物的XRD圖譜顯現MAP有效熱解產物為MgHPO4?3H2O。