氨氮去除新方式

潘柏樂 申亦賢 陸卓遠

氨氮含量是評價水體污染和自凈狀況的重要指標。氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮，氨氮以游離氨或銨鹽形式存于水中，兩者的組成比取決于水的pH值和水溫。當水的pH值、溫度偏高時，游離氨的比例較高，反之則銨鹽的比例高。

氨氮對水體造成污染，使魚類死亡，還可能形成亞硝酸鹽危害人類的健康。因此，我們進行了不同水體中氨氮含量測量與氨氮去除方法的探究實驗，希望為環境保護獻力。

一、實驗目的

1.掌握納氏試劑分光光度法測定水中氨氮濃度的原理和操作方法。

2.比較次氯酸鈉溶液和三氯異氰尿酸消毒片對水中氨氮的處理效果。

二、實驗準備

1.實驗水樣

實驗水樣分別采集于某居住小區污水處理站生物接觸氧化工藝的出水處和人工濕地出水儲水池、小區花園中水龍頭、太平段流溪河邊和天河外國語學院西側獵德涌。將采集的水樣編號后儲存于實驗室冰箱中4℃保存，并在 48 h 內進行實驗。

2.試劑與儀器

次氯酸鈉溶液（有效氯約10%），分析純。三氯異氰尿酸消毒片（有效氯約50%），化學純。氨氮檢測專用耗材（納氏試劑）。多參數水質分析儀5B-3B（V8），燒杯，比色管，移液槍。

三、實驗步驟

1.氨氮含量檢測

（1）肉眼觀察樣品中是否有雜質，確定是否需要過濾。

（2）取四支比色管，三支分別加入過濾后的水樣10mL，另一支加入蒸餾水10mL。

（3）往四支比色管中分別加入1mL N3（納氏試劑）試劑，搖勻。

（4）往四支比色管中分別加入1mL N2 （納氏試劑）試劑，搖勻后靜置10min，等待顯色。

（5）顯色完畢后，放入多參數水質分析儀5B-3B（V8）中進行納氏試劑氨氮比色操作。

需要注意的是，先用處理過的蒸餾水樣品進行置零操作，手拿比色皿磨砂面，每次測樣品前需用蒸餾水潤洗兩次，再用待測樣品潤洗一次。比色皿需靠緊儀器壁，光滑面對準通光孔。

2.去除氨氮實驗

（1）用NaClO溶液作為氯化劑

①取100mL過濾后未經其他處理、氨氮濃度小于10mg/L的樣品于燒杯中。

②取過量（大于等于63ug）質量分數為10%的NaClO溶液加入燒杯中，攪拌10min。取三支比色管，兩支分別加入待測水樣10mL，另一支加入蒸餾水10 mL。

其余步驟同上實驗步驟（3）、（4）、（5）。

（2）用三氯異氰尿酸消毒片作為氯化劑

①取100mL過濾后未經其他處理、氨氮濃度小于10mg/L的樣品于燒杯中。

②取過量消毒片（氧化效率為50%的三氯異氰尿酸）加入燒杯中，攪拌10min。取四支比色管，三支分別加入待測水樣10mL，另一支加入蒸餾水10 mL。

其余步驟同上實驗步驟（3）、（4）、（5）。

四、實驗現象

1.測定水中氨氮含量

實驗結果表明，居住小區生活污水經生物接觸氧化法處理后出水的氨氮濃度為9.796 mg/L，符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》二級標準。生物接觸氧化后再經人工濕地處理后的濃度為7.098 mg/L，符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》一級B類標準。小區花園中水氨氮濃度為1.824 mg/L，小于10mg/L，對照《城市污水再生利用城市雜用水水質標準（GB/T18920-2002）》，符合城市飲用水水質標準。

流溪河河邊水氨氮濃度為1.427 mg/L，對照《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》，水質處于Ⅲ類水和IV類水之間。

獵德涌河水氨氮濃度為3.566 mg/L，對照《地表水環境質量標準 （GB3838-2002）》，水質屬于劣V類水。

2.利用次氯酸鈉和三氯異氰尿酸去除水中氨氮

采用生物接觸氧化法處理后出水（氨氮濃度9.796 mg/L）作為處理對象，處理結果顯示，在生物接觸氧化法處理后出水中投加2 mL/L的NaClO溶液（10%有效氯），其中氨氮濃度從9.796 mg/L下降到4.046 mg/L，達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》一級A類標準，氨氮平均去除率為58.7%。

在生物接觸氧化法處理后出水中投加0.224 g/L三氯異氰尿酸消毒片（50%有效氯），出水中氨氮濃度從9.796 mg/L下降到3.730 mg/L，也達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）》一級A類標準，氨氮平均去除率為65.5%。

從圖2可看出，投加較多的消毒片再進行氨氮分析時，加入納氏試劑后會產生乳白色沉淀。為了探討其成因，我們進一步進行實驗探索。

首先用硫酸銨配置含氨氮溶液，加入過量的消毒片進行處理，最后加入納氏試劑檢測氨氮濃度，發現也有乳白色沉淀物產生，由此可認為，過量的消毒片會與納氏試劑反應生成乳白色沉淀物。

通常三氯異氰尿酸消毒片以三氯異氰尿酸為主藥，羧甲基纖維素鈉為粘合劑，無水檸檬酸和碳酸氫鈉作為崩解系統，再添加少量十二烷基硫酸鈉和葡萄糖，采用酸堿分開制粒，最后混合壓片，成品為白色片劑。因此，消毒片中的這些物質可能與納氏試劑發生反應而形成乳白色沉淀物。具體的原因有待進一步探索。

五、實驗結論

1.人工濕地的處理對降低氨氮含量有一定效果。

2.次氯酸鈉溶液和三氯異氰尿酸消毒片均能去除水中的氨氮。

3.將1噸氨氮濃度為9.796 mg/L的污水處理到氨氮濃度≦5 mg/L，所需氯化劑成本約為2.27元。通過對CNKI中國知網和Web of Science兩大數據庫的初步檢索，暫未找到關于采用TCCA消毒片處理氨氮污水的研究文獻，這表明我們的實驗具有較大的創新性。（指導老師：鄭雪輝 盧娟）