Question

【题目】废水中氨氮(NH3、NH)的处理技术有生物脱氮法、化学沉淀法、折点加氯法和电催化氧化法等。

(1) 氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致的环境问题是________。

(2) 生物脱氮法：利用微生物脱氮，原理如下：

NHNON2

反应①的离子方程式为__________________________________。

(3) 化学沉淀法：向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液，NH转化为MgNH4PO4·6H2O沉淀。若pH过大，氨氮去除率和磷利用率均降低，其原因是________(用离子方程式表示)。

(4) 折点加氯法：向废水中加入NaClO溶液，使氨氮氧化成N2，相关反应如下：

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]对氨氮去除率的影响，实验结果如图所示。

①当m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7时，污水中总氮去除率缓慢下降，其原因是__________________。

②当m(Cl2)∶m(NH3)<7.7时，随着m(Cl2)∶m(NH3)的减小，污水中余氯(除Cl－外的氯元素存在形式)浓度升高，其原因是____________________________。

(5) 电催化氧化法：原理如下图所示(MOx表示催化剂)。反应Ⅱ的离子方程式可表示为2NH4+＋6MOx(·OH)===6MOx＋N2↑＋6H2O＋2H＋。

①阳极电极反应式Ⅰ为________________________________。

②电催化氧化法除氨氮时，若其他条件相同时，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】水体富营养化 NH4+＋2O2NO3-＋2H＋＋H2O MgNH4PO4·6H2O＋2OH－===Mg(OH)2＋NH4+＋PO43-＋6H2O 次氯酸钠投加量过大，导致污水中部分氨氮氧化为NO3- 加入次氯酸钠量不足，部分氨氮以NH2Cl形式存在 MOx＋H2O－e－===MOx(·OH)＋H＋ Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2将氨氮氧化为N2而除去

【解析】

（1）水体中N、P等营养盐含量过多而引起的水质污染，导致水体富营养化；

（2）铵根与氧气在硝化细菌的作用下生成硝酸根离子和水；

（3）沉淀会溶解在过量的碱性环境中；

（4）①次氯酸钠氧化性较强，若投入量过大，则部分N元素会被氧化为硝酸根离子；

②次氯酸钠投入量过少，发生次氯酸会将氨气按反应Ⅱ氧化为NH2Cl；

（5）①依据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，据此分析；

②根据放电顺序，电解质溶液中有氯离子的话氯离子先放电，氯气溶于水形成的次氯酸参与氨氮的去除反应。

（1）氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致水体富营养化；

（2）根据图示信息可知，反应①的离子方程式为NH4+＋2O2NO3-＋2H＋＋H2O；

（3）若pH过大，MgNH4PO4·6H2O会与氢氧根离子反应转化成氢氧化镁，其离子方程式为：MgNH4PO4·6H2O＋2OH－===Mg(OH)2＋NH4+＋PO43-＋6H2O；

（4）①当m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7时，次氯酸钠投加量过大，导致污水中部分氨氮氧化为NO3-；

②当m(Cl2)∶m(NH3)<7.7时，说明次氯酸投入量小，此时部分氨氮以NH2Cl形式存在；

（5）①依据电解原理，阳极MOx失电子转化为MOx(·OH)，其电极反应式为：MOx＋H2O－e－===MOx(·OH)＋H＋；

②电催化氧化法除氨氮时，若其他条件相同时，污水若有Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2将氨氮氧化为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。