折点加氯法去除氨氮化学方程式
折点加氯法脱氨氮后余氯的脱除
折点加氯法脱氨氮后余氯的脱除1.折点加氯法脱氨氮研究背景我国作为煤矿储备大国，煤矿的开采与利用十分普及。
而在煤矿开发过程中，煤制焦炭以及焦化产品的回收等过程都会产生一定量的废水，由于废水中的部分冷凝水是在煤炭焦化过程中产生的，所以煤炭工业中的废水多含有大量的氰化物、高浓度的酚以及多类型的氨氮有机物。
煤炭工业废水的产生，对我国居民用水安全构成了一定威胁。
污水直接对外排放，使得污水中的氨氮有机物直接污染了河流与水库，进而污染人们的生活用水，此外煤矿工业废水在污水处理过程中也难以实现对其中氨氮化合物的有效清除，这也对污水处理工作的开展造成了阻碍。
随着我国对用水及其安全处理工作的大量开展，水处理过程中的氨氮处理技术也得到了一定程度的提高，清华大学，同济大学等多所大学开设了A/O 法实验研究课程，鞍山耐火设计研究院也对内循环法的废水处理进行了深入研究，在社会各领域对含氨氮废水处理的研究与总结中，折点加氯脱氨氮法与活性炭技术余氯处理法得以提出，这也为当下我国水处理技术的发展提供了有效参考。
2.水处理折点加氯原理分析折点加氯法脱氨氮水处理是基于A²/O 法生物处理技术基础，对生化出水进行折点加氯处理，使其氨氮浓度降至10mg/L,并达到国家规定的排放标准。
含氨氮废水的折点加氯处理，也有效去除了水中的二价硫和可氧化氰化物，使得水质得到了有效提升，这也为居民用水安全提供了更为有力的保障。
在折点加氯污水处理过程中，水体中次氯酸的投入量要与水体PH值相统一，当PH值达到中性左右时，改变次氯酸的投入量，投料量与水体PH关系如图：如图分析可知，当水体中氨氮含量与次氯酸投加量的比低于5.06 时，水体中产生的化学反应主要以次氯酸的氨化为主，反应方程式为：NH3+H0C匸NH2CI+H2C当污水中氨氮氯化第一阶段结束后，生成的一氯胺会导致水中的余氯浓度增加，这时要进一步加大次氯酸的投加量，使一氯胺发生如下反应：NH2CI+H0C匸NHCI2+H2C反应产生的二氯胺会继续和第一阶段产生的一氯胺进行反应，进而生成氮气和氢离子，化学反应方程式为：NH2CI+NHCI2=N2+3H++3CI-,在第三阶段的化学反应过程中，污水中的氮元素以氮气的形式脱离水体，在折点加氯法生成氮气的同时，水中的余氯浓度也随着CI/N 数值的增加而减小，如图，当水体CI/N 的数值达到7.6 时，由于水中游离态的次氯酸增多，会直接导致水中残留氯浓度再次增大，这也是实际水处理过程中产生的常见现象，所以要实现在提升折点加氯法效率的同时，保证水体余氯的清除效率，应在投入次氯酸的同时关注水体的PH值变化，当水体氨氮含量达到国家排放标准后及时停止氯化合物的投入。
折点加氯法在卤水预处理中的应用
折点加氯法在卤水预处理中的应用徐向平; 慕毅; 高世军; 杨莉【期刊名称】《《氯碱工业》》【年(卷),期】2019(055)009【总页数】3页(P15-16,25)【关键词】盐水精制; 预处理; 折点加氯法; 卤水; 次氯酸钠; 氨氮【作者】徐向平; 慕毅; 高世军; 杨莉【作者单位】陕西北元化工集团股份有限公司陕西榆林719319【正文语种】中文【中图分类】TQ114.261氯碱企业采用次氯酸钠处理卤水中的氨氮，主要利用反应过程中生成的氯胺为易挥发液体这一性质，通过氨吹除塔吹脱。
陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司(以下简称“北元化工”)采卤分厂所属矿区含盐系赋存于奥陶系中-下统马家沟组地层中，由碳酸盐岩和各种蒸发岩交替互层组成，属典型的海相化学盐类沉积。
在岩盐开采过程中，岩盐矿床中沉积的氨氮类化合物随卤水一同开采至地面，返卤总管氨氮质量分数在2×10-5左右，氨氮进入电解槽会产生三氯化氮，三氯化氮极不稳定，稍加震动或光照就会发生爆炸性分解。
为避免氨氮大量进入电解槽，北元化工采用次氯酸钠处理卤水中的氨氮，在一次盐水精制过程中除掉氨氮，保证进槽盐水氨氮小于1×10-6。
在实际运行过程中，由于pH值控制在9～11，易导致氨吹除塔处结垢严重，同时加入过量次氯酸钠，导致精盐水中游离氯较多等问题，笔者因此提出在卤水预处理中应用折点加氯法。
1 现有工艺原理介绍卤水除氨工艺原理是在进入氨吹除塔前的卤水管道中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液，控制pH值在9～11，温度55～65 ℃。
反应生成的一氯胺和二氯胺为极易挥发液体，流经氨吹除塔填料层时被压缩空气吹出，实现降低卤水中氨含量的目的。
2 研究内容2.1 卤水中氨氮定义及检测氨氮是指在卤水中以游离氨(NH3)和铵离子形式存在的氮。
氨氮的测定是调节试样在碱性条件下，以氨的形态被蒸出，用硼酸溶液吸收后，用纳氏比色法定量。
2.2 折点加氯法折点加氯法是将次氯酸钠通入水中，将水中氨氮氧化成氮气的化学脱氮工艺，折点加氯原理曲线见图1：A—B阶段，游离氯杀灭水中细菌；B—C阶段，游离氯与水中氨氮反应，生成氯胺(主要为一氯胺)；C—D阶段，游离氯与氯胺反应，生成氮气与盐酸，在这个反应过程中可以去除水中的氨氮，说明生成的氯胺为易分解的液体；之后的D—E阶段，水中游离氯增加。
折点加氯法
当源水不含胺氮时，加氯量和余氯的关系如图中虚线L1所示，为一条直线，此时水中的余氯为游离性余氯，简称游离氯。
当源水含有胺氮时，加氯量—余氯曲线如图中实线L2所示，是一条折线。
1. 胺氮对加氯的影响当源水有胺氮时，如上图实线所示，在AB段氯和氨发生如下反应：NH3+CL2NH2CL+HCL水中的余氯主要为氯胺形式的化合性余氯，简称化合氯。
此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中胺氮逐渐减少，当加氯量达到B点时，水中的胺氮降至零，化合性余氯升至最高。
在曲线的BC段，继续增加加氯量，会发生如下反应：4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL水中的氯胺被氧化后逐渐减少，当氯胺被完全氧化时，余氯降至曲线最低点C。
随后随着加氯量的增加，水中余氯转为游离氯，并如曲线中CD段所示，随加氯量的增加成比例增加。
由此可见水中含有胺氮时，加氯量－余氯曲线是一条折线，此时对应的加氯法称为折线加氯法。
如上图所示，折线加氯时，曲线中的AB和BC段的余氯为氯胺形式的化合余氯，CD段为游离余氯。
2. 源水胺氮的含量对加氯量的影响因源水的PH值通常为0.7左右，此时的化合余氯成分以一氯胺为主，为简化起见，下面的分析计算均将化合余氯视为一氯胺。
实践中由于化合氯成分中含有少量的二氯胺和三氯胺，造成实际加氯量等数据与下面计算值略有所出入，但实践证明其出入很小，不会影响下面的分析结果。
同时为便于分析，假设水中杂质的耗氯量为a（mg/L），即曲线OA段的耗氯量为a（mg/L），水中余氯控制值为d（mg/L）。
2.1 如上图所示，水中无胺氮，采用游离加氯法，加氯点为Q 时：HO2+CL2HOCL+HCLi. 52.5x dx=70d/52.5≈1.33d （mg/L）……①yQ=a+x≈a+1.33d （mg/L）……②即此时所需加氯量yQ为：a+1.33d （mg/L）2.2 水中含有b（mg/L）的胺氮，采用折点加氯法时：2.21 如上图所示，当加氯点被控制在AB段的Q1点时：NH3+CL2NH2CL+HCL17 70 51.5z x1 dx1=70d/51.5≈1.36d（mg/L）……③yQ1=a+x1≈a+1.36d（mg/L）……④z=17d/51.5≈0.33d （mg/L）……⑤即此时所需加氯量yQ1为：a+1.36d （mg/L）。
氨氮去除剂的原理
氨氮去除剂的原理氨氮去除剂是一种为快速解决各类水中氨氮难去除而研发的氨氮去除剂。
氨氮去除剂是一种含有特殊架状结构的高分子无机化合物，对氨氮的去除率达96%以上。
吹脱法原理：吹脱法是利用氨气( NH3)等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，将废水pH调节至碱性，以空气或其他气体作为载气，通入汽提塔中，在气液两相中充分接触后，溶解于废水中的气体与 NH3由液相穿过气液相界面进入气相，从而达到脱除废水中氨氮的目的。
化学沉淀法原理：化学沉淀法是在含有 NH4+的废水中，投加一定比例的 Mg2+和 PO43–，使它们与 NH4+反应生成稳定的磷酸铵镁(MgNH4PO4˙6H2O，又称 MAP)化学沉淀，通过过滤沉降等手段分离出 MAP 沉淀[9]。
其化学反应方程式如式所示：利用化学沉淀法对某养猪场废水进行氨氮去除研究时发现，当进水氨氮浓度为 756mg/L、反应 pH为 9.5、n(Mg2+)∶n(NH4+)∶n(PO43–)为1.2∶1∶1、反应10min后，氨氮去除率达到 95以上。
采用化学沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究发现，可回收 65～80的氨。
折点氯化法原理：折点氯化法是处理低浓度氨氮废水中常用的一种工艺，其原理是向废水中通入足量氯气或投加次氯酸钠，利用氯气 /次氯酸钠的氧化作用使水中的氨氮转化成无害的氮气。
随着氯气通入量达到某一点时，水中游离的氯含量昀低，此时 NH4+的浓度降为零，当氯气的投入量超过该点时，水中的游离氯又会增加，因此，该点称为折点。
该状态下氯化称为折点氯化。
该法去除氨氮的反应如化学方程式所示：采用折点氯化法处理稀土冶炼废水中 NH4+-N，结果发现进水氨氮浓286mg/L、pH为 7、Cl–与 NH4+质量浓度比为7∶1、反应时间 10～ 15min时，水中 NH4+-N去除率达 98。
生物脱氮法原理：生物脱氮法是目前实际操作中常用的处理方法，适合处理中低浓度的含氮废水。
消毒实验（折点加氯）
实验五：消毒实验（折点加氯）实验目的：1．了解氯消毒的基本原理。
2．掌握加氯量，需氯量的计算方法。
3．掌握氯氨消毒的基本方法。
经过混凝沉淀、澄清、过滤等水质净化过程，水中大部分悬浮物质已被去除，但是还有一定数量的微生物，包括对人体有害的病原菌仍在水中，常采用消毒方法来杀死这些致病微生物。
本实验对水中有细菌、氨氮存在的水源，采用氯消毒。
此法经济、高效、方便、应用历史最久。
实验原理：氯气和漂白粉加入水中后发生如下反应：Cl2+H2O=HOCl+HCl2C a OCl+2H2O=2HOCl+C a(OH)2+C a Cl2HOCl=H++OCl-起消毒作用的主要是HClO如果水中没有细菌、氨、有机物和还原性物质，则投加在水中的氯全部以自由氯形式存在，且余氯量=加氯量由于水中存在有机物及相当数量的氨氮化合物，它们性质很不稳定，常发生化学反应逐渐转变为氨，氨在水中是游离状态或以铵盐形式存在。
加氯后，氯与氨必生成“化合性”氯，同样也起消毒作用。
根据水中氨的含量，pH值高低及加氯量多少、加氯量与剩余氯量的关系，将出现四个阶段，即四个区间。
余氯量（mg/L加氯量(mg/L)第一区OA段：余氯量为零，投加的氯均消耗在氧化有机物上了，加氯量=需氯量，消毒效果不可靠。
第二区AH段：加氯量增加后，水中有机物等被氧化殆尽，出现化合性余氯，反应式为：NH3+HClO=NH2Cl+H2ONH2Cl+HClO=NHCl2+H2O若氨与氯全部生成NH 2Cl 则投加氯气用量是氨的4.2倍，水中pH<6.5时主要生成NHCl 2，。
第三区HB 段：投加的氯量不仅生成NHCl 2、NCl 3同时发生下列反应： 2NH 2Cl+HOCl → N 2↑+3HCl+H 2O结果使氨氮被氧化生成一些不起消毒作用的化合物，余氯逐渐减少最后到最低的折点B 。
第四区BC 段：继续增加加氯量，水中开始出现自由性余氯。
加氯量超过折点时的加氯称为折点加氯或过量加氯。
折点氯化法除氨氮
采用折点氯化法处理稀土冶炼废水中 NH4+-N，结果发现进水氨氮浓286mg/L、pH为 7、Cl–与 NH4+质量浓度比为 7∶1、反应时间 10～ 15min时，水中 NH4+-N去除率达 98%。
Байду номын сангаас
优缺点
优点：
折点氯化法处理氨氮废水具有反应速率快、脱氮效果稳定、不受水温影响、投资成本小、操作简便、同时拥有消毒作用等优点。
缺点：
但也存在一些突出问题：氯气与水中氨氮作用产生氯胺等会造成二次污染；氯气消耗量大，且液氯的安全使用和存储成本较高；对水质的 pH要求苛刻，产生的酸性废水还需要碱性物质进行中和才能达标排放等，从而增加了处理氨氮废水的运行成本。
折点氯化法除氨氮
原理
折点氯化法是处理低浓度氨氮废水中常用的一种工艺，其原理是向废水中通入足量氯气或投加次氯酸钠，利用氯气 /次氯酸钠的氧化作用使水中的氨氮转化成无害的氮气。随着氯气通入量达到某一点时，水中游离的氯含量昀低，此时 NH4+的浓度降为零，当氯气的投入量超过该点时，水中的游离氯又会增加，因此，该点称为折点 。该状态下氯化称为折点氯化。该法去除氨氮的反应如化学方程式所示：
折点加氯法
折点加氯法 Prepared on 24 November 2020当源水不含胺氮时，加氯量和余氯的关系如图中虚线L1所示，为一条直线，此时水中的余氯为游离性余氯，简称游离氯。
当源水含有胺氮时，加氯量—余氯曲线如图中实线L2所示，是一条折线。
1.胺氮对加氯的影响当源水有胺氮时，如上图实线所示，在AB段氯和氨发生如下反应：NH3+CL2NH2CL+HCL水中的余氯主要为氯胺形式的化合性余氯，简称化合氯。
此时随着加氯量的增加，化合氯成比例增加，水中胺氮逐渐减少，当加氯量达到B点时，水中的胺氮降至零，化合性余氯升至最高。
在曲线的BC段，继续增加加氯量，会发生如下反应：4NH2CL+ 3CL2+H2O=N2+ N2O +10HCL水中的氯胺被氧化后逐渐减少，当氯胺被完全氧化时，余氯降至曲线最低点C。
随后随着加氯量的增加，水中余氯转为游离氯，并如曲线中CD段所示，随加氯量的增加成比例增加。
由此可见水中含有胺氮时，加氯量－余氯曲线是一条折线，此时对应的加氯法称为折线加氯法。
如上图所示，折线加氯时，曲线中的AB和BC段的余氯为氯胺形式的化合余氯，CD段为游离余氯。
2.源水胺氮的含量对加氯量的影响因源水的PH值通常为左右，此时的化合余氯成分以一氯胺为主，为简化起见，下面的分析计算均将化合余氯视为一氯胺。
实践中由于化合氯成分中含有少量的二氯胺和三氯胺，造成实际加氯量等数据与下面计算值略有所出入，但实践证明其出入很小，不会影响下面的分析结果。
同时为便于分析，假设水中杂质的耗氯量为a（mg/L），即曲线OA段的耗氯量为a（mg/L），水中余氯控制值为d（mg/L）。
如上图所示，水中无胺氮，采用游离加氯法，加氯点为Q 时：HO2+CL2HOCL+HCL i.x dx=70d/≈ （mg/L）……①yQ=a+x≈a+ （mg/L）……②即此时所需加氯量yQ为：a+ （mg/L）水中含有b（mg/L）的胺氮，采用折点加氯法时：如上图所示，当加氯点被控制在AB段的Q1点时：NH3+CL2NH2CL+HCL17 70z x1 dx1=70d/≈（mg/L）……③yQ1=a+x1≈a+（mg/L）……④z=17d/≈ （mg/L）……⑤即此时所需加氯量yQ1为：a+ （mg/L）。
水中氨氮的去除方法
水中氨氮的去除方法废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。
生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。
水中氨氮的去除方法有多种，但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。
下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除方法：一、生物硝化与反硝化(生物陈氮法)(一) 生物硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。
生物硝化的反应过程为：由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg 氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有：(1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。
由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2)温度温度高时，硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。
为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。
在实际运行中，一般应取＞2 ,或＞2 ；(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。
一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。
若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。
所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
(二) 生物反硝化在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。
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折点加氯法去除氨氮化学方程式
折点加氯法是一种常用的去除水中氨氮的方法。
它通过将氯气溶解在水中生成次氯酸，然后次氯酸与氨氮反应生成氯胺，并最终形成氯化物，从而实现去除水中氨氮的目的。
具体的化学方程式如下：
2NH3 + 3Cl2 + H2O → N2 + 6HCl
在这个反应中，氨氮与氯气和水反应生成氮气和盐酸。
其中，氨氮（NH3）是水中常见的一种含氮物质，而氯气（Cl2）是一种常用的氧化剂。
当氯气溶解在水中时，会生成次氯酸（HClO），次氯酸与氨氮反应生成氯胺（NH2Cl），最后产生盐酸（HCl）。
折点加氯法的工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 氨氮的吸收：将含有氨氮的水通过喷淋或滴流的方式喷入吸收塔中，喷淋水与氨氮发生接触，氨氮被吸收到水中。
2. 次氯酸的生成：向吸收塔中通入氯气，氯气与水反应生成次氯酸。
此过程中，次氯酸起到氧化剂的作用，氯气逐渐被消耗。
3. 氯胺的生成：次氯酸与水中的氨氮反应生成氯胺。
氯胺是一种强氧化剂，能够将水中的有机物氧化分解。
4. 氯化物的生成：氯胺的作用下，水中的氨氮被氧化为氮气，并最
终生成盐酸。
折点加氯法具有以下优点：
1. 去除效果好：折点加氯法能够有效去除水中的氨氮，使水质得到改善。
2. 操作简便：折点加氯法的工艺流程相对简单，操作方便。
3. 适用范围广：折点加氯法适用于各种含氨氮的水体，包括废水处理、水源净化等。
4. 成本低廉：折点加氯法所需的原料和设备成本相对较低，适用于大规模应用。
然而，折点加氯法也存在一些不足之处：
1. 氯胺的产生：折点加氯法会产生氯胺，这是一种对环境有一定影响的物质，需要进行进一步处理。
2. 氯化物的生成：折点加氯法会生成盐酸，增加了水中盐分的含量，对某些特定用途的水体可能不适用。
折点加氯法是一种常用的去除水中氨氮的方法。
通过将氯气溶解在水中生成次氯酸，再与氨氮反应生成氯胺，从而去除水中氨氮。
折点加氯法具有去除效果好、操作简便、适用范围广和成本低廉等优
点，但也存在氯胺和盐酸的产生等不足之处。
在实际应用中，需要综合考虑其优缺点，选择合适的处理方法。