鹽溶作用對(duì)貝殼堿度溶釋的影響

趙婉余

（大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

鹽溶作用對(duì)貝殼堿度溶釋的影響

趙婉余

（大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

文章研究高效治理氨氮廢水時(shí)，貝殼作為填料，考察不同鹽分條件下對(duì)貝殼釋放堿度的影響。試驗(yàn)采用批次實(shí)驗(yàn)，貝殼放至在不同濃度的鹽溶液中，每隔2小時(shí)測(cè)其堿度，進(jìn)而討論鹽分的含量對(duì)堿度釋放的影響。

氨氮；硝化反應(yīng)；堿度

0 引言

在我國(guó)，治理氨氮廢水迫在眉睫，已成為當(dāng)前環(huán)保人員研究的重要課題之一[1]。近年來，我國(guó)海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的固廢—貝殼。研究本課題可以實(shí)現(xiàn)以廢治廢，循環(huán)利用[2]。國(guó)內(nèi)外對(duì)處理氨氮廢水高度重視，其各種治理技術(shù)的核心均為硝化反應(yīng)。同時(shí)，有必要研究堿度對(duì)硝化反應(yīng)的影響，其因?yàn)閴A度對(duì)硝化細(xì)菌生長(zhǎng)是必要的。張子健[3]等人研究表明，堿度的變化將直接影響氨氮的氧化過程。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 材料[4]

（1）貝殼（2）25ml酸式滴定管，250ml三角燒杯，電爐，pH計(jì)等（3）HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，NaCl固體，甲基紅—次甲基藍(lán)混合指示劑，酚酞指示劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取干燥后的貝殼碎塊40g放入500ml燒杯備用，取2.5g、5g、7.5g、10g、12.5g、15g、17.5g的NaCl固體分別定容至500ml容量瓶中，分別配置成鹽分為5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰的鹽溶液，將定容后的鹽溶液倒入至已放40g貝殼的燒杯中，放入25℃的水浴中加熱，每?jī)尚r(shí)取水樣測(cè)定，從0時(shí)刻取7次至12小時(shí)。次日，24小時(shí)取樣再次測(cè)定。

1.3 堿度的測(cè)定[4]

堿度測(cè)定的方法及原理采用水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教材中堿度測(cè)定章節(jié)部分。

2 結(jié)果與討論

向非電解質(zhì)、弱電解質(zhì)和難溶電解質(zhì)的水溶液中，添加非同離子的無機(jī)鹽，可以改變其活度系數(shù)，進(jìn)而改變?nèi)芙舛然蚪怆x度，這一效應(yīng)稱為鹽效應(yīng)。使溶解度增大稱為鹽溶效應(yīng)，反之為鹽析效應(yīng)。

2.1 在每一時(shí)刻不同濃度的鹽溶液中貝殼釋放堿度的關(guān)系

在同一時(shí)刻，堿度隨鹽度變化趨勢(shì)如圖1所示。在0-24h整體趨勢(shì)均為鹽度由5‰升至25‰，貝殼釋放堿度隨鹽分增大而減小，當(dāng)鹽度為30‰時(shí)，水樣中堿度突然增大，鹽度增大至35‰時(shí)，堿度略微升高（除2h時(shí)刻）。當(dāng)鹽度升高至30‰和35‰時(shí)，堿度釋放量突然增大較鹽度25‰相比，增加了86.3%，隨鹽分升至35‰時(shí)，堿度釋放量在2h時(shí)刻略有減小，而其余時(shí)刻均有所增大，同理可由鹽效應(yīng)來解釋，即在不同鹽度的范圍內(nèi)，鹽效應(yīng)產(chǎn)生不同的影響。而且，鹽度30‰堿度釋放量較鹽度5‰相比，堿度釋放量增大了12.7%。故如將此結(jié)論應(yīng)用于實(shí)際生活中，當(dāng)需要得到相對(duì)大的堿度（小于223mg/L）時(shí)，可選擇使用鹽度為5‰，既經(jīng)濟(jì)又有效；當(dāng)需要得到較大的堿度（223～239.2mg/L）時(shí)，可選擇使用鹽度為30‰。

圖1 堿度隨鹽度的變化

2.2 不同鹽分下貝殼堿度釋放速率

如圖2所示表示7組鹽度堿度釋放速率可知，鹽分為5‰時(shí)，堿度釋放速率由初始時(shí)刻至6h減小了49.4%，之后至24h，速率逐漸增大了44.3%。鹽分為10‰時(shí)，堿度釋放速率由初始時(shí)刻至10h減小了32.8%，反應(yīng)至24h，速率增大了6.6%。故鹽分為5‰和10‰時(shí)，速率均先減小后增大，可用緩釋理論解釋。當(dāng)鹽度較小（鹽度小于10‰）時(shí)堿度釋放作用前期較為緩慢，后期穩(wěn)定持久，具有緩釋效應(yīng)。

隨后，當(dāng)鹽度達(dá)到15‰時(shí)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行了6h和8h堿度釋放速率反常，較4h增大了36.4%；鹽度為20‰時(shí)，堿度釋放速率由初始時(shí)刻減小至4h，隨后6h時(shí)刻速率反常增加了4.17‰較4h相比，隨后堿度釋放速率依次減小。當(dāng)鹽度為25‰時(shí)，速率變化趨勢(shì)與鹽度20‰一致，6h時(shí)刻速率較4h相比增大了139.3‰。故當(dāng)鹽度為15‰～25‰范圍內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行了6h時(shí)，此時(shí)為pH達(dá)到最大值的時(shí)刻。該種現(xiàn)象可用鹽溶效應(yīng)解釋，鹽分促使碳酸鈣解離，氫離子濃度降低，致使pH升高，同時(shí)堿度釋放速度加快，導(dǎo)致6h速率反常增大。

圖2 堿度釋放速率隨時(shí)間的變化

2.3 三種堿度之間的關(guān)系（總堿度=碳酸堿度+重碳酸堿度）

圖3可知三種堿度之間的關(guān)系，即總堿度=重碳酸堿度+碳酸堿度。在鹽度5‰至35‰情況下，貝殼釋放的總堿度是逐漸增加的，碳酸堿度均是先增大后減小的趨勢(shì)。以鹽度35‰為例，如圖3所示。

圖3 鹽度35‰碳酸堿度與重碳酸堿度隨時(shí)間的變化

圖3中，當(dāng)鹽度為35‰時(shí)從2h后開始產(chǎn)生碳酸根堿度，至12h后消失。而且，很明顯看出碳酸堿度先增大后減小，這是由于初始時(shí)NaCl的鹽溶效應(yīng)加速碳酸鈣的溶解作用，即CaCO3DCa2++CO32-，促使反應(yīng)向右進(jìn)行，碳酸根離子增多，即碳酸堿度增大，而隨反應(yīng)進(jìn)行，鹽溶效應(yīng)隨之減弱，溶解產(chǎn)生的CO3

2與溶液中H+反應(yīng)，碳酸堿度隨之減小。

3 結(jié)語

本研究課題采用靜態(tài)批實(shí)驗(yàn)，在溫度25℃的條件下，分別研究鹽度為5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰的水樣在24h內(nèi)對(duì)貝殼釋放堿度的影響。其結(jié)果如下：

（1）在鹽度為5‰～35‰的7組水樣中，貝殼釋放堿度隨時(shí)間的增加而增加，呈線性關(guān)系；

（2）在鹽度為5‰～25‰的5組水樣中，貝殼釋放堿度隨鹽度增大而減少，當(dāng)鹽度為30‰和35‰時(shí)，貝殼釋放堿度迅速增加，且隨鹽度增大而增加，鹽度為30‰貝殼釋放的堿度比鹽度5‰增加了3.06%；

（3）在7組鹽度梯度中，反應(yīng)初始時(shí)刻和反應(yīng)24時(shí)刻（鹽度25‰除外）均未產(chǎn)生碳酸堿度，而均產(chǎn)生重碳酸堿度。

[1] 仝武剛，等.高濃度氨氮廢水的處理現(xiàn)狀與發(fā)展.工業(yè)水處理，2002，22（9）：9-11.

[2] Zhu Jiahua(朱家驊)，等. One step conversion technology of carbon dioxide and phosphogypsum: CN, 201210223218.4. 2012-10-22.

[3] 張子健，等.利用堿度控制SBR中短程硝化反應(yīng)的進(jìn)程. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，48（9）：95-98.

[4] 雷衍之，等.水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教材.化學(xué)實(shí)驗(yàn)，2004，2（4）：132-133.

Effect of salt solution on the dissolution of shell alkalinity

Zhao Wanyu
(Dalian Marine University, Dalian ,China)

This paper studies efficient treatment of ammonia nitrogen wastewater, shells as filler, the effects of different salt conditions on shell release alkalinity. In the experiment the batch experiment, put in the shell to different concentration of salt solution, every 2 hours to measure the alkalinity, thereby affecting the content of salinity alkalinity release are discussed.

ammonia nitrogen nitration reaction alkalinity

趙婉余（1994— ），女，漢族，黑龍江雙鴨山人，研究生在讀；研究方向：環(huán)境科學(xué)與工程。