MAP法处理氨氮废水的模拟

1、MAP法处理氨氮废水的模拟31热力学平衡参数的选取作为计算机棋拟计算的基础.我们必须选取恰半的物性豔数。3丄1氨的水解及水解常数訊在水休中存左H下化学t衡及平衡常aK4K''tXHjOH=NH?+OH镁盐的溶解及溶度积(3-2篠盐在水体中能勢完全寓解为锲离子但随着休黑中田値的升高，溶液中将出现氮氧化横沉淀。囚此.機离子与氢氧化镂之何的T衡方程及氢氧化镁的溶度枳如下觸：Mg2'十2OHMg(OH>KMMg：，OH;=180-1011磷酸盐的水解及水解常数碣隈为三兀関.存在以卜化学平衛及平衛常数E叫(3-3h；po4=HjP(v+irH.PO4VH.POJ(H:PO4

2、'=HPO?+H【HPO广W|H2po/hpo4PO|J，十HKh=产IHPO/的生成及溶度积MAP的生成及洛度积可简要表达如下M切：”+<3-6Mg2+NH4+PO/*=MgNILiPCh)Kshmapi=Mg2JINH4JIPO?=251xIO*13磷酸镁的溶解及溶度积在MAP生成匸艺中，最主要的副反应是磷酸锲的生成与离解。为了避免原料的浪费，提窩MAP法中氨氮的脱除效率，除了严格控制pH(ft.原料配比等参数，另一个电要指标就是确保不出现磷酸橫沉淀。璘酸镁的离解平衡及溶度枳如下I"切：”v(3-7(PO4)2=3Mg"+2PO4)Kspimp|=MjfF

3、lPO/?=98xIO2?3.2不同pH值条件下各组分形态分布及pH值的优化氨的形态分布从抵的水解方程及其水解半衡常数可知体系中溶解态的猱包括NH4OH和NHf二种形态。它们之间的形态变化以两若的相对浓度來表达，即镂离子(NHJ)的相对浓度为G二竺1?随pH值变化的关系曲线如图31所示.(NH4OH+NH/由图31可知,在不同pH值条件下,NH/浓度占总氨氮(NH4OH+NH4)>的比例是完全不同的.当pH值在&5-105范围内变化时，NHJ的浓度下降I分明显：但当pH值在10.5以上变化时,NHf的浓度却趋于平缓,其数值显示游离NHJ己经十分林少。所以.从反应动力学角度來考察，

4、MAP法的pH值应该小于10.5这个数值而更有利于沉淀的生成。实际上，在pH9.5左右的时候，溶液中的游离氨浓度己经很高，易以气态氨的形式挥发出來。1.0图3J不同pH值条件卜饮离子的柑对浓度Fig3lTherelativeconcentrationCiofammoniumionforthevaryingpHvalues32.2镁离子的浓度变化规律参照镁出子（Mg：）与卷氣化镁之间的平衡方稈及老氧化镁的溶度积表达式，可确定M浓度随pH值变化曲线如图32所示.显然，h収的平衡浓度随pH值的升髙而急剧下降（其浓度的对数随pH值直线卜降）。808.5909.5100105110閤3-2不同pH值条件

5、下镁离子浓度分布Fig3-2TheconcentrationofmagnesiumiontorthevaryingpHvalues32.3磷酸溶液的形态分布从磷酸的水解方程及其水解平衡常数可知.体系中溶解态的确包括HTOHPO讥HPOq和POj四种形态。它们之间的形态变化同样可以以四音的相对浓度来表达，即磷酸根离子（PO?）的相对浓度为（；=翌心:，其随"H.PO.+H2PO.+HPO+/¥；/pH值变化的关系曲线如图33所示。图33不同plifft下磷酸根离子的柑对浓度Fig3-3TherelativeconcentrationC：ofphosphateionforthe

6、varyingpH由图33可知，在不同pH条件下PO占总确（H3PO4+H2PO4+HPO?+P0?）的比例随着pH值的升高而显著増大，M.增大的速率越來越快。当pH值小于100时,C2<0.00558；当pH值为11.0时，C2=0.0532：当pH值为12.0时，C2-0.360o共沉淀体系关系在氨氮废水MAP沉淀体系中，衿种物质的浓度足比较小的，可以近似地用浓度代替活度。在这个体系中，影响谥人的应属Mgi（PO4）2（简称MP）的存在，嗖得到口的产物磷酸钱镁就必须考虫磷酸镁的影响.我们设定Mg'jPO/2<K刪mpi，而Mg2NH4PO?>K州也，即Mg2<

7、;NH：xK卅,凹：】>K沁_。7卜）NHJxK）由此而得到镁离子、磷酸根离子与钱离于的相关性，如图34所示。NHJ/10-molL图3-4Mg?和PO?随NH4的变化曲线Fig3-4RelationshipamongMg2,POjandNH.t3.3模拟结果分析显然.笊纯从热力学角度來说，若要生成纯净的碍酸皱镁(MAP)结晶体，系统就应该处丁第I区域。只有氨氮浓度达到定:用度，约lSmgL-*,才能得到较纯的璘酸後侯晶体，若以二级排放标准的50mgL-'初始氨氮浓度计算，这时的级在总氨氮中的比例是0.36,对比图31我们可以知道,pH(ft在9.5左右.也就足说，若要使系统处于

8、第I区域则pH值最不能超过9.5,至于可以低到什么程度则耍初虑动力学因索了。由图33可见，如果pH(11太低，则磷酸根离子容易与氢离子结合成磷酸包根等，导致其浓度偏低而不利于反应的发牛.，当pH卜降到&5的时酸，璘酸根离子几乎为零。经过分析,在图3-4中的笫II区城内,能够同时生成磷酸牧镁和磷酸镁：在第III区域内则完全生成磷酸镁；而在第IV区域内，则磷酸饭镁和磷酸镁两者都不会生成。在反应过程中应该严格控制体系处丁第区域内.才能够得到较纯的确酸垓锁口的产物由悝31和图34看出.具体的pHA什么范国打初始的氨氮浓度足相关的。初始浓度越商.则彼离子的柑对比例就会越小，对应的pH值上瑕就会越高但足随着氨氮总浓度的下降，pH(ft的上限逐渐缩小，所以最佳pH他应该控制在8.59.5左右.3.4本章小结通过对礎酸彼磺生成反应的模拟计算及过程讨论，粗略估算出了礪酸彼儀介成反应的晟佳pH值和各种药品的投加方式等信息。当然，这是在比较理想的条flF进