一、前言

　　氮是生命活动必需的营养元素之一，氨氮污染是全球水体污染中最迫切需求处置的污染类型，固然氨氮工业废水处理技术多种多样，但都存在各自的弊端，MAP化学沉淀技术去除氨氮具有高效、快速、简单等优点有着较为普遍的应用。

　　本课题以中浓度氨氮废水为研讨对象，分离单要素及多要素正交实验综合剖析与研讨，并在此根底上，对沉淀物晶体停止热重-差热剖析，研讨了对沉淀产物的热处置条件及热处置产物对中浓度氨氮废水中氨氮的去除性能。

　　二、实验办法

　　2.1 实验试剂与仪器

　　试剂：Na2HPO4?12H2O、H3PO4、MgCl2?6H2O、MgSO4、NaOH等以上无特殊阐明均为国药，剖析纯。

　　仪器：PHS-3C型pH计；5B-3B型(V8版)；HJ-4A搅拌器；电热鼓风枯燥箱。

　　2.2 实验机理

　　体中的游离氨(NH3)与铵根离子(NH4+)间反响为可逆过程，NH4+能发作反响生成大量的MgNH4PO4?6H2O产物，但是MgNH4PO4?6H2O溶度积很小，其于水中主要以沉淀的方式存在，理论上沉淀剂(磷源、镁源)用量与NH4+-N的摩尔之比为1︰1︰1。

　　2.3 实验流程

　　MAP化学沉淀法去除废水中氨氮流程图如图1所示。

　　实验过程中，首先配制400mg?L-1氨氮溶液作为模仿废水，投加恰当配比的沉淀剂磷源、镁源，用5mol?L-1左右的氢氧化钠溶液调理体系pH值，待沉淀完整，静置一段时间，用0.45um滤纸停止过滤、对上层清液中残留的氨氮、磷酸根浓度停止剖析;将下层沉淀物用蒸馏水清洗数次，清净后于40℃的烘箱内，烘干并搜集待用。对沉淀产物的性质停止表征剖析及热处置MPA法对400mg?L-1氨氮废水的去除效果。

　　三、结果与讨论

　　3.1 沉淀剂的选择

　　图2可知，在相同的体系中，Na2HPO4?12H2O与MgCl2?6H2O组合对废水中氨氮的去除率明显比采用Na2HPO4?12H2O与MgSO4?7H2O对氨氮的去除率高。因而，综合思索到药剂费用以及氨氮的去除效果等，实验选取Na2HPO4?12H2O作为磷源，MgCl2?6H2O作为镁源。

　　3.2 pH值的影响

　　在n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)为1︰1︰1，搅拌时间25min，静置40min条件下，调查反响体系pH值在6~12范围内对中浓度氨氮废水去除率的影响，结果如图3所示。由图3可知，一定范围内，随pH的升高，水体中氨氮的去除率呈快速上升趋向，取pH选取9.3。

　　3.3 磷源与镁源投加量的影响

　　控制n(PO43-)︰n(NH4+)为1︰1，反响溶液的反响体系pH值为9.3，反响搅拌时间25min，静置40min，结果如图4所示，一定范围内，随镁源投加量的增加，氨氮去除率逐步增大，当Mg2+与NH4+物质的量之比为1.2时，水中氨氮去除率高达92.77%。

　　随着镁源参加量的增大，水中氨氮的去除率反而降落，而在整个过程中磷酸根的浓度不断在降低，相同的办法调查磷源投加量对水体中氨氮去除率的影响，发现与改动镁源投加量有相似的规律。因而，镁源、磷源的投加量不易过高。

　　3.4 反响体系温度的影响

　　控制n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)为1︰1︰1，反响体系pH值定为9.3，搅拌时间25min，静置时间40min，由图5可知，在20~50℃内，反响体系温度变化对水体中氨氮去除率影响很小，MAP沉淀法去除水中氨氮在常温下停止即可。

　　3.5 搅拌时间的影响

　　在反响体系pH值为9的条件下，取n(Mg2+)︰n(PO43-)︰n(NH4+)为1︰1︰1，调查搅拌时间分别取5、10、20、30、40、60、80min对中浓度氨氮废水的去除效果，结果如图6所示。由图6可知，刚开端时，随搅拌时间的增加，废水中氨氮的去除率不时地增加，综合其经济效率与去除效率，搅拌时间定为30min。

　　3.6 MAP沉淀物及循环应用

　　3.6.1 MAP沉淀物的表征

　　本实验应用扫描电镜(SEM)察看了最佳条件下生成的沉淀物晶体的形貌构造，如图7(a)所示。由图7(a)可知，最佳条件下的沉淀物主要成分为斜方形构造，为典型的MgNH4PO4?6H2O晶体。

　　3.6.2 MAP的热处置及热处置产物氨氮去除效果的研讨

　　接着分别调查了80、100、110、120、140、160、180℃下的热解产物对400mg?L-1氨氮模仿废水的去除性能，当Mg︰N的摩尔比为1︰1，反响体系pH取9.5，搅拌时间为40min时，图8中结果标明，一定热处置温度范围内，热解产物对水体中氨氮的去除率逐步增大，超越一定温度，热解产物对氨氮的去除率开端降落。

　　为了进一步理解热解产物，对100℃，140℃及180℃下加热3h后所得产物做XRD表征与剖析，如图9所示，在100℃时，MgNH4PO4?6H2O受热失去局部结晶水生成MgHPO4?3H2O，另外还检测到局部的MgNH4PO4?H2O。随着温度的升高，一切MgNH4PO4?H2O与MgHPO4?3H2O的特征峰均消逝，衍射峰消逝，产物为无定形物质，此结论与前面的TGA-DTA剖析结果相吻合。

　　四、结论

　　(1)本实验研讨脱除中浓度NH4+-N废水的最佳沉淀剂组合为MgCl2?6H2O和Na2HPO4?12H2O。

　　(2)经过多要素正交实验研讨，得出影响中浓度氨氮废水中氨氮去除的主要要素的主次为：pH值>n(PO43-)：n(NH4+)>n(Mg2+)：n(NH4+)>搅拌时间，分离单要素实验综合思索，水体中氨氮去除最佳实验条件：pH取9.5、n(Mg2+)︰n(NH4+)取1.2︰1，n(PO43-)︰n(NH4+)取1.1︰1，搅拌时间取30min。

　　(3)经过SEM及XRD等微构造剖析标明，中浓度氨氮废水中氨氮去除最佳实验条件下生成的沉淀物，是纯度较高、结晶度较高构造平均的MgNH4PO4?6H2O沉淀物。

　　(4)经过对最佳实验条件下沉淀产物热重—差热剖析，初步肯定了热解温度范围为50~180℃。

　　(5)将优化热解条件之下得到的热解产物用于处置400mg?L-1的氨氮废水，反响体系pH为9.5，反响搅拌时间为40min时，氨氮脱除率能到达85%。热解产物的XRD图谱显现MAP有效热解产物为MgHPO4?3H2O。