次氯酸钠处理氨氮的机理及过程详解

次氯酸钠处理氨氮的机理及过程详解

次氯酸钠在水处理中常用于去除氨氮，其处理机理涉及复杂的化学反应过程。本文将详细介绍次氯酸钠与氨氮的反应机理，以及如何通过控制pH值和投加量来优化处理效果。

次氯酸钠配成的溶液呈黄绿色，这是由于氯气溶于水所致。首先发生分解反应：

NaClO + H2O ⇌ NaOH + HClO

当pH为7时，HClO约占80%，ClO-约占20%。一般来说，Cl2、HClO、ClO-均具有氧化能力。当HClO投加到尾水中，水中存在氨氮时，会发生以下反应：

NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O + H+ 一氯胺
NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O 二氯胺
NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O 三氯胺

上述三个反应均是可逆反应，与pH值密切相关。逆反应会再次分解成HClO，它们都具有氧化性，但氧化性不及HClO强。但是它们在水中稳定，杀菌的持续时间长。

Cl2、HClO、ClO-称为游离性余氯，NH2Cl、NHCl2、NCl3及其他氯胺化合物称为化合性余氯。两者统称为余氯。

需氯量 = 加氯量 - 余氯量

当持续投加次氯酸钠，自由氯将会导致折点反应。HClO会氧化氯胺，进一步去除氨氮，发生反应如下：

2NH2Cl + HClO → N2↑ + 3HCl + H2O
2NH2Cl + 3HClO → N2↑ + 5HCl + 3H2O

次氯酸钠去除氨氮，控制在pH在弱碱性，消耗H+，促进ClO－电离，加快反应向右进行。

从这些方程式可以发现，氯化法除氮的关键是投加适量的NaClO。据上式计算，当NaClO投加量与氨氮的质量比（Cl/N)为3.8时，摩尔比2：3时，污水中的氨氮能够被氧化为N2，而且化合态余氯值最小，因此将该点称为折点。当C1/N比大于3.8时，所投加的氯产生自由余氯；当C1/N比小于3.8时，除氨效果不佳。

则化合余氯被氧化后，期间没有消毒作用。当没有杂质再消耗HClO时，则说明氨氮被除尽，此时的氧化效果才是最好的。尾水经过混凝絮凝、沉淀、过滤后则可采用1.0-1.5mg/L。

过量的HClO见光分解，发生如下反应：

2HClO → 2HCl + O2↑ 光照

产生的氧气以及氧化氨氮生成的氮气，会附着在活性污泥表面，增大污泥的浮力导致污泥漂浮，通过斜管沉淀池漂浮于水面上（NaClO不能太过量，同时要注意氧化氨氮水池避免强光照）。

NaOH + HCl → NaCl + H2O
2NaClO → 光照 → 2NaCl + O2↑