电化学方法去除水中氨氮的研究开题报告

1. 研究目的与意义

伴随着当代社会经济的快速发展，工业生产水平飞速提高，与此同时导致了严重的水污染问题。工业废水中有毒有害物质种类繁多，含氮污染物是重要的污染组成成分。含氮污染物进入水体，容易造成水体富营养化，会引发赤潮等自然灾害，会导致水体缺氧，使水质恶化，致使水生物大量死亡，会威胁人类健康，将严重影响社会经济健康发展^[1]。

通常情况下，水中的含氮污染物主要由有机氮和无机氮组成。有机氮包括蛋白质、氨基酸、酰胺、尿素等，在水体中最终会通过微生物的作用被转化为氨氮^[2]。无机氮主要包括氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮三种。微生物通过硝化和反硝化作用可将水体中的低浓度氨氮降解。但是，高氨氮浓度导致的低c／n比将会使微生物无法正常利用有机碳源进行含氮物质的降解，会抑制微生物的活性。很多工业废水难生物降解的主要原因就是氨氮浓度较高，同时废水中的盐分也很高，会进一步增加废水处理的难度。一些工业废水中含有金属和氨氮或者有机物的络合物，又进一步增加了污水处理的难度^[3-5]。其次，常规的污水处理工艺最多能去除90％的氨氮，末端出水因可生化性较差，常规的生物法深度处理效果很差，经常会出现出水氨氮、总氮不能达标。与此同时，我国城市污水的c／n比较低(一般小于3)，随着国家对水环境质量标准的不断提高，污水处理厂排放标准也提高，常用的生物脱氮工艺难以实现出水氨氮、总氮达标排放^[6]。

高浓度氨氮废水来源广泛，如轻化工行业产生的废水，这些废水具有高盐度、高氨氮、有毒、可生化性较差、成分复杂。高氨氮废水的常用处理方法有：稀释法 生物法，将废水稀释到盐分低于1％再使用生物法处理，易导致水资源的浪费，大型处理设施，加大投入，运营成本增加；空气吹脱法，会对大气造成二次污染，且酸液吸收尾气获得的硫酸铵很难再以化学中间品出售，出水ph较高，所以氨吹脱也有很大的局限；沉淀法需要加大量药剂，会产生大量污泥，增加了污水处理成本^[7，8]。

电化学催化氧化法是一种环境友好技术，反应条件温和、没有或较少产生二次污染、对水质没有严格要求，尤其是当废水中存在氯离子时，可通过阳极间接氧化作用去除多种污染物。不但可以被用于废水的深度处理，使出水达标，也可以作为预处理，改善废水的可生化性、降低废水毒性、去除色度，为后续处理提供条件^[9]。电化学氧化法除氨氮的基本原理是在电极表面的电催化作用下或在自由电场而产生的自由基的作用下使氨氮被氧化。氨氮的电化学去除有两种途径：直接电氧化，氨可以直接在阳极失去3个电子被氧化成氮气和水；间接电氧化，氯离子首先在阳极上被氧化为游离氯．然后溶解在水溶液中形成 “活性氯”，作为强氧化剂与氨氮反应产生氮气，最终使溶液氨氮得到去除^[10]。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

(1)低浓度氨氮废水降解实验：研究电催化氧化法处理低浓度氨氮模拟废水的影响因素。

3. 研究的方法与步骤

（一）低浓度氨氮废水降解实验:

实验所需废水由nh₄c1、nac1、去离子水配置成氨氮浓度为300mg／l的电解液。电解过程中每10min取样分析各物质含量，分别研究电流密度、初始氯离子浓度、极板间距、ph、初始氨氮浓度、硫酸根离子、硝酸根离子对电化学催化氧化法处理低浓度氨氮废水的影响，电解过程中每10min取样分析各指标含量变化。

（二）高浓度氨氮废水降解实验

4. 参考文献

[1]李炟,王春荣,何绪文,等.电化学氧化法去除微污染水中的氨氮[j].环境工程学报,2012,6(05):1553-1558.

[2]王家宏,秦静静,蒋伟群,等.电化学氧化法处理低浓度氨氮废水的研究[j].陕西科技大学学报(自然科学版),2016,34(02):12-15 29.

[3]曾次元,李亮,赵心越, 等.电化学氧化法除氨氮的影响因素[j].复旦学报（自然科学版）,2006,(3):348-352.

5. 计划与进度安排

（1）2022年11月25日-2022年03月31日：查阅相关文献资料，撰写文献综述，提出具体研究计划,完成开题报告，进行实验前期准备工作；

（2）2022年04月1日-2022年05月20日：论文实验阶段；

（3）2022年05月21日-2022年06月11日：撰写论文，准备答辩；