微波技術(shù)處理氨氮廢水的實驗分析

張 平

（中核二七二鈾業(yè)有限責任公司，湖南衡陽 421004）

微波技術(shù)處理氨氮廢水的實驗分析

張 平

（中核二七二鈾業(yè)有限責任公司，湖南衡陽 421004）

針對氨氮廢水的處理，傳統(tǒng)工藝常采用化學沉淀法，經(jīng)過長期的實踐檢驗，此種處理方法不僅成本高，且處理效率低。在現(xiàn)代科技的推動下，微波處理技術(shù)逐漸應用到相關(guān)工程當中，并取得了較為顯著的應用效果?；诖?，就微波技術(shù)處理氨氮廢水的實驗進行說明，并對實驗結(jié)果展開細致分析。

微波技術(shù)；氨氮廢水；微波功率

工業(yè)生產(chǎn)造成的廢水是影響水體環(huán)境的重要因素，而氨氮廢水的大量排放，導致大面積水體富營養(yǎng)化，進而降低了水體的欣賞價值，造成較為嚴重的經(jīng)濟損失，同時也嚴重危害到了人們的生命與健康。利用微波技術(shù)對氨氮廢水進行處理，能夠充分利用其加熱快速、資源回收率高、操作成本低、基本不會造成二次污染等特點，提升氨氮廢水處理效果，在工業(yè)生產(chǎn)的廢水處理領(lǐng)域具有極高的應用價值，通過實驗分析，能夠進一步明確其應用方向。

1 實驗儀器與試劑

實驗過程所需藥品包括：氯化銨、氫氧化鉀、氯化汞、碘化鉀、鹽酸、硫酸、四水合酒石酸鉀鈉、氯化鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、硝酸鹽試劑盒、亞硝酸鹽試劑盒、氨水。其中，硝酸鹽試劑盒與亞硝酸鹽試劑盒的品級為快速，氨水品級為25%～28%，硫酸品級為98%的優(yōu)級純，其余試劑的品級都為分析純。通過標準的配置方法選取合適的藥品進行以下試劑的配置：納氏試劑、酒石酸鉀鈉溶液、氨氮標準貯備溶液、氨氮標準溶液、氨氮模擬水溶液，另有無氨水采用蒸餾法進行制備。

實驗儀器與設(shè)備包括：普通加熱爐、家用微波爐、分光光度計、精密pH計、電子分析天平、空氣壓縮機、小型電磁空氣泵、烘箱、馬弗爐、溫度計、實驗室超純水機。

2 實驗流程

采用家用微波爐，將其改造之后應用于實驗過程，具體實驗工藝流程如下：首先，取一定濃度的氨氮廢水100mL置于玻璃瓶反應器當中，實驗裝置按照相關(guān)實驗標準進行連接，接通電源后，打開回流冷凝管后，將事先配置的廢水溶液置于微波裝置中，調(diào)節(jié)微波功率與時間，啟動加熱開關(guān)至自動停止；然后取出靜置，在液體冷卻至室溫后，向其中加入蒸餾水以補充在微波過程中揮發(fā)掉的部分，使液體依舊保持100mL的狀態(tài)[1]。

實驗過程中，廢水的初始pH值采用濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液進行調(diào)節(jié)，在加熱完成之后，應利用溫度計迅速測量并記錄下液體溫度。微波加熱過程所產(chǎn)生的氣體經(jīng)由冷凝管流入到稀硫酸吸收瓶當中（稀硫酸濃度為0.5mol/L），用于最終的物料衡算。實驗中，每一系列都會相應設(shè)置兩個平行實驗，得出兩組以上的有效數(shù)據(jù)，依據(jù)其平均值進行最終計算與分析。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 初始pH值對氨氮廢水處理效果的影響

實驗中，采用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)模擬廢水的pH值分別為8、9、10、11、12，不同pH值的模擬廢水，經(jīng)由相同的實驗流程后，計算氨氮去除率。結(jié)果表明，當pH值處于11以下時，氨氮去除率會隨著pH值的增加而增大，且增長率較大，在pH值為10，加熱4min時，氨氮去除率由40%直接增加至75%；當pH值等于或大于11后，氨氮的去除率保持在80%以上，不會發(fā)生過多變化；當pH值為12時，氨氮去除率達到最大，約為82.7%。由此能夠得出結(jié)論，pH值對于氨氮廢水的處理效果具有極大的影響，當pH值等于12及以下時，氨氮去除率會隨著pH值的升高而不斷增大，最終保持在80%以上。

3.2 微波時間對氨氮廢水處理效果的影響

調(diào)節(jié)模擬廢水的pH值分別為11，設(shè)置加熱時間分別為1min、2min、3min、4min、5min，經(jīng)由標準實驗流程后計算氨氮去除率。結(jié)果表明，模擬廢水中的氨氮去除率隨著加熱時間的增長而增大，在1～4min時，氨氮去除率的增速較快；4min之時的去除率達到最高，為81.7%；4min之后，去除率的增長速度變?yōu)榫徛鲩L[2]。通過分析可知，由于微波作用加速了模擬廢水中的極性分子的轉(zhuǎn)動速度達到每秒數(shù)百萬次，致使溶液迅速升溫，增強了分子熱運動，進而影響溶液中氣態(tài)分子的揮發(fā)效率。由此能夠得出結(jié)論，微波時間對氨氮廢水處理效果具有一定影響，加熱時間越長，相應的氨氮去除率也就更好，4min為最佳微波時間。

3.3 微波功率對氨氮廢水處理效果的影響

調(diào)節(jié)模擬廢水的pH值分別為11，設(shè)置加熱時間為4min，微波功率設(shè)置為650W、750W、850W，實驗后計算氨氮去除率。結(jié)果表明，氨氮去除率始終保持在73%以上，當調(diào)節(jié)微波功率由650W至850W的過程中，去除率呈現(xiàn)上升趨勢；850W時，氨氮去除率達到最大。通過分析發(fā)現(xiàn)，隨著微波功率的增大，產(chǎn)生的熱能也在不斷增大，相應的熱效應也就越顯著，加速了氨氮分子的擴散。由此，能夠得出實驗結(jié)論，微波功率對氨氮廢水處理效果具有一定影響，隨著功率增加去除效果更好，最佳微波功率為850W。

4 結(jié)束語

綜上所述，對微波技術(shù)處理氨氮廢水的實驗分析，有利于提升工業(yè)氨氮廢水處理效果。將實驗整合應用于實際工業(yè)廢水處理當中，能夠降低處理成本，并提升處理效果，減少環(huán)境污染，不斷對其進行推廣，能夠?qū)λw環(huán)境提供大范圍保護措施。

[1] 張麗，何錫武.微波輻照處理高濃度氨氮廢水的研究進展[J].工業(yè)水處理，2014，34（12）：8-11.

Experimental Analysis of Ammonia Nitrogen Wastewater Treatment by Microwave Technology

Zhang Ping

For the treatment of ammonia nitrogen wastewater，the traditional process often using chemical precipitation method，through long-term practice，the method is not only high cost and low processing efficiency in the promotion of modern science and technology，microwave processing technology has been gradually applied to engineering，and got remarkable application effect.Based on this，this paper describes the experiment of ammonia nitrogen wastewater treatment by microwave technology，and makes a detailed analysis of the experimental results.

microwave technology；ammonia nitrogen wastewater；microwave power

X703

B

1003-6490（2017）12-0203-01

2017-10-12

張平（1983—），男，湖南常德人，工程師，主要研究方向為化工冶金。