《石油化学应用原理》
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论文题目：原油中镍、钒的脱除
日期：2015年11月
摘要
原油中的金属镍、钒对原油加工会造成许多工程问题，如何脱除镍、钒一直都是原油加工处理过程一个重要的研究方向。本文总结了现有的比较常见的一些脱除镍、钒的方法，如物理法、化学法、催化加氢法等，并对个人觉得比较有发展前景的金属捕集法的一个范例的机理作了简单的介绍。
关键词：原油，钒，镍，脱重金属
Abstract
The presence of Ni and V causes many serious problems during crude oil processing, and the removal of them has been an important research topic. Some common methods have been listed in this thesis, such as the physical method, the chemical method, catalytic hydrogenation method, etc. Besides, the mechanism of the collecting of Ni and V by metals is introduced.
Key words:crude oil,Ni,V, removal of heavy metals
目录
1前言 (1)
1.1原油中的金属种类及含量 (1)
1.2原油中镍、钒的存在形态及性质 (1)
1.3 镍、钒对石油加工的影响 (2)
2脱除原油中镍、钒的方法 (5)
2.1 物理方法 (5)
2. 2化学方法 (5)
2. 3催化加氢 (6)
2. 4 金属钝化法 (7)
2. 5催化剂法 (8)
2. 6电化学方法 (8)
2. 7电脱盐法脱金属 (8)
2. 8金属捕集法 (9)
3展望 (13)
参考文献 (14)
1 前言
1.1原油中的金属种类及含量
金属[1]以及各种金属形成的盐类化合物对原油加工过程会造成许多工程问题，如:沉积在催化剂表面从而造成催化剂失活，腐蚀设备或者使其结焦，甚至在一
定程度上影响产品的质量。如何脱除金属杂质一直都是原油加工处理过程一个重要的研究方向。相对于其它重金属，镍和钒中的含量相对较高[2]。并且与其它重金属对加工设备造成的危害相比，金属镍和钒的影响也更为严重。
早在1922年，Hackford[3]就从墨西哥原油中检测出12种金属元素:Si、V、Ni、Sn、Pb、Ca、Mg、Fe、Al、Na、Ti、Au，这是对石油中所含金属元素的最早报道。60年代初期，Ball等鉴定了美国24种原油中所含的金属元素，在燃烧后的石油灰分中检测出了28种金属元素。众多研究结果表明，已从石油中鉴定出的元素，占元素周期表中元素的一半以上，而且大部分为金属元素。其中过渡族元素，如铬、银、铁、铜、钴、铅、锌、坑、锰等几乎存在于所有原油中，同时原油中还含有许多稀土元素以及金、银等贵金属，含量大部分为ppb级和mg/L 级。
由于生成石油的低级动植物体和石油形成的环境条件的影响，不同油田、不同油区、甚至不同油井开采出的原油性质及其所含金属元素的种类、含量和存在形态差异都很大。在这些已经鉴定出来的金属中，含量比较多的微量金属是镍和钒[4]。
1.2原油中镍、钒的存在形态及性质
重金属在原油通常以以下三种形态存在[5]: (1)以极小的金属微粒悬浮在原油
中的矿物质；(2)分散在原油自身存在的乳化态水中的金属盐类；(3)与有机化合
物结合或者以络合物存在。在这三种存在状态中，90%以上的重金属会以络合物或金属有机化合物的形式存在[6]，即金属卟啉或者非卟啉化合物，而且这种形态的重金属难溶于水并且不易分解。在原油电脱盐过程中，只有少部分以金属盐类存在的、溶解在乳化水中的重金属会被脱除。另外，少部分有机重金属在后续的加工过程例如催化裂化、加氢等过程中可以被分解，但是被分解的重金属随即沉
积在催化剂上，造成催化剂的失活，随着废催化剂排出装置；然而，大部分的重金属不能在原油加工的过程中脱除，它们会留在原油当中，最终会浓缩在原油焦、沥青质等重质组分当中。
原油中的金属镍和钒主要以两种形式存在:卟啉或者非卟啉。有关非卟啉物
质的本质鲜有研究。然而，金属卟啉却已经被广泛研究，不仅仅由于在石油加工过程中它所造成的严重破坏，还因为在地球化学的研究领域，它可以发挥作为生物标记的显著作用。金属镍和钒大部分集中在原油的沥青质中，以卟啉金属(Me)的形式存在（图1-1）。
图1-1金属卟啉结构图
石油中的金属卟啉在蒸馏的过程中不会发生分解，因为金属卟啉的沸点是565℃，这种金属化合物具有较高的热稳定性，但是由于其本身具有挥发性，并且它在正戊烷中的溶解度较高，所以会掺杂在减压馏分油中。此外，金属卟啉由C-H、
C-M、C-N、C-C键构成的金属有机化合物，它在有氢气及高压的氛围下，这些单键可以发生断裂，如果其中的C-M断裂，那么就可以达到脱除金属的目的。
研究表明，金属卟啉在加氢条件下能够发生脱金属反应，反应具体分两步进行，卟酚醇是中间产物，卟啉环最终被破坏而金属会沉积在催化剂上。
1.3镍、钒对石油加工的影响
原油中镍和钒金属95%以上集中在减压渣油中，对重油加工的影响较大。镍和钒在原油加工过程中的危害主要表现在对重油催化裂化催化剂和重油加氢处
理催化剂的影响。在催化裂化过程中，原料油中有机金属化合物发生分解，镍和
钒沉积在催化剂上，导致催化剂活性下降甚至失活。镍和钒毒害催化剂的作用方式不同，因此对催化剂污染的程度也不同【7-8】。
1.3.1镍、钒对催化裂化的影响
在催化剂再生过程中，沉积在催化剂表面上的Ni会被氧化从而变成Ni的氧化物，TEM和XPS研究显示，Ni在催化剂的表面分布均勾，它主要以NiAl204和Ni203的形式存在，只有少量以NiO的形式存在【9】。正常反应条件下，Ni在催化裂化的过程中容易被还原，所以Ni对催化剂的结构影响不大。但是有关研究[9]表明，低价Ni的脱氢能力比高价Ni的脱氢能力强。因此，低价Ni对催化剂造成的危害也比高价Ni的危害更加严重。Wormspecher[10]等的研究表明，Ni 和氧化硅载体作用过程中容易被还原，它们之间的作用不强，还原后的Ni晶粒一般会逐步堆积在一起，导致氧化硅载体的活性表面积缩小；而Ni和氧化锅载体的作用过程中比较难还原，它们的相互作用强。发生还原反应之后，Ni的脱氢活性较高。
与金属Ni毒害催化剂的机理相比，V会从根本上改变催化剂的结构，导致催化剂的比表面积减少、活性降低、结晶度降低。它破坏作用的大小主要取决于沸石的类型、V的浓度以及水热条件。到目前为止，轨对催化剂的毒害机理仍在讨论当中，破坏催化剂结构的到底是H3VO4还是V2O5是问题的关键所在。
根据V2O5机理，该过程是[11]:首先，金属中V的有机化合物在催化裂化反应器中分解之后，脱离的金属V会与焦炭一起沉积在催化剂上，这时的V不能对沸石结构造成影响；然后，沉积在催化剂上的金属V以及焦炭会一起进入再生器，在再生器中，催化剂表面沉积的焦炭被烧去，金属V会被氧化为V2O5，在再生器700℃到800℃的温度范围内，V205会成为熔融态，进入催化剂的微孔孔道，从而造成沸石堵塞。它还会占据沸石的活性位，沸石的晶体结构也会遭到破坏，自然催化剂的活性大大地降低；与此同时，当V流入沸石中后，V2O5可以与混合在沸石当中的元素，例如稀土元素Re，发生化学作用生成LaVO4或ReVO4型化合物，生成的物质具有较低的溶点，大概在540℃至640℃之间，由此，这种生成的新的物质也会对沸石的结晶度造成破坏；最后，当残留的V2O5跟随催化剂一起再次进入裂化过程时，它在此过程中又会迅速还原为V2O4或V2O3，后者很容易氧化为V2O5，这样会对催化剂造成持续的破坏作用。
图1-1 钒使催化剂中毒的反应过程
1.3.2镍、钒对重油加氢的影响
金属的脱除反应最容易在重油加氢过程中发生。脱除的金属会沉积在催化剂表面，以硫化物的形式存在。相关研究发现[12]，原油中金属含量的多少会影响催化剂
的使用寿命。催化剂的孔道会被金属沉积物堵塞，从而原油难以接近催化剂的活性中心，催化剂的作用自然也就发挥不出来，这就是金属Ni和V会导致加氢催化剂失活的原因。Galiasso等[13]以Orinoco油作为研究对象，详细研究了Co-Mo 催化剂的失活过程。实验的结果发现，在最初失活阶段，微孔中的积炭是主要原因。反应进行一段时间之，V会在催化剂的中、小孔的入口处形成沉积物，这样会阻碍原油进入孔中扩散。随着V的沉积物不断积累，当到一定程度后，大分
子物质被阻挡在催化剂外部，不能进行有效反应，从而导致催化剂失去活性。另外，催化剂活性相的污染是镍和钒的沉积引起催化剂失活的另一个主要因素。而载体表面活性相[13]是加氢处理催化剂具有活拨的催化活性的原因。
2 脱除原油中镍、钒的方法
2.1物理方法
物理方法脱除原油中的钒元素，主要是根据钒元素在油中的分子大小#极性的不同，从而采用物理方法达到脱除原油中的钒的目的。
加拿大专利和开发有限公司成功研究了一种能从烃类原料中脱除高沸点馏分和无机物的膜分离方法[14]。该法是将粘度较低的烃类液体在一定的压差下通过微孔膜的高压侧面，微孔膜的孔结构能使较低分子量的分子渗透过去，大分子及杂质积留在微孔膜的一侧，积留物中富含无机物，包括钙、镍、钒、铁、镁等金属元素，因此膜分离可以有效地脱除金属元素。用委内瑞拉原油进行膜分离实验，金属元素脱除率大多在30%以上，少数金属元素脱除率为60%左右，但该过程的原油处理量有限，未能实现工业化应用。
日本学者Yasuhiro等[15]利用光化学反应和液-液萃取相结合，提出了一种渣油脱金属新方法。在四氢化萘溶液中对镍和钒四苯基卟啉化合物进行了脱金属实验，并与渣油的脱金属效果进行比较，结果表明，加入具有供氢体的极性溶剂（异丙醇），在照射光波长<400nm的条件下，可从常压渣油中脱除93%的钒和98%的镍，对于减压渣油，镍和钒的脱除率分别为85%和73%。
其他的物理方法还包含酸抽提和吸附分离等，如Yasuhiro[15]等人采用的酸抽提方法，分别能脱除常压渣油与减压渣油中的93%和73%的钒；Osaheni[16]等人利用氧化铝溶胶、粘土、沸石及活性炭等材料吸附重油中的钒，能将钒含量降至0.5μg/g以下。由文献报道可知，物理法脱除原油中钒主要存在着处理量小、工艺繁琐等缺点，目前物理法主要作为分析方法，却很难实现其工业应用。
2.2化学方法
化学法脱金属就是使用某些化学药剂，通过与以油溶性存在的镍和钒化合物发生反应，使镍和钒转化为非油溶性的络合物，然后用水洗、沉降等物理方法将其分离，从而达到脱除原油中镍和钒金属的目的。
由于原油中的钒元素多以油溶态存在，采用常规的电脱盐过程很难脱除，但如果通过加入某种化学药剂，使油溶性的钒转化为水溶性化合物，再通过电脱盐
过程，则能实现脱除原油中钒的目的。常用的化学方法是螯合分离法。螯合分离法是指在注水条件下，将脱金属剂与原油充分混合，使溶于水的脱金属剂与原油中的金属元素充分接触并反应，生成沉淀物、螯合物等溶于水或容易分散到水相的非油溶性金属化合物，从而用物理方法将其分离，以达到原油脱金属的目的。该技术使用方便灵活，开发与应用的也比较多。
美国专利4464251[17]、4465589[18]、4522702[19]、4529503[20]等采用磷酸及其盐脱除渣油中的镍、钒。美国专利4465589中报道，采用在萃取塔中用无机磷酸盐和有机磷酸盐的水溶液逆流萃取含钒的原油，使得原油中的镍、钒与脱金属剂反应形成水溶性或亲水化合物，最后通过分水器进行分水，从而达到脱除原油中镍#钒的目的，该方法优点是脱金属剂可循环使用。另外美国专利3622505[21]中报道了使用多聚磷酸为螯合剂，在200~400℃下，脱除减压渣油中的镍、钒，脱除率可达80%，但缺点是腐蚀性强，很难实现工业化。
近年来国内很多学者也对原油脱钒开展了研究工作，例如王鹏翔等[22]发表的专利中，利用混合脱金属剂对镍、钒的最高脱除率达到60%，但该发明主要是以国内原油为实例进行的实验，具体工业效果有待检验；李本高等[23]阐述了通过加入脱盐剂和脱金属剂，及循环利用脱金属剂的方法，该方法的工业应用目前未见报道；另外娄世松等[24]研制的渣油脱金属剂，对洛阳炼油厂的常压渣油进行脱金属实验，确定了该类型脱金属剂的最佳工艺条件。
刘洁等人用一种酯类脱金属剂脱除辽河和委内瑞拉混炼减压渣油中的重金属钒和镍，考察了反应温度、脱金属剂加入量、反应时间和静置时间对金属脱除率的影响。结果表明，适宜的操作条件为：反应温度为210℃，脱金属剂加入量为2%，反应时间为20min，静置时间为20min。在此条件下，钒和镍的脱除率分别为75.36%和40.05%。
2.3催化加氢
催化加氢是对油品加氢以脱除金属化合物的过程，该技术的关键是采用脱金属催化剂，降低渣油中的镍、钒含量。为防止镍、钒对催化剂造成危害，影响产品收率及催化剂活性，原料油要在通过加氢脱硫和加氢脱氮催化剂之前，先通过脱金属催化剂进行处理。催化加氢处理技术，也是当前重油轻质化的重要手段之一。在进行加氢处理时，镍、钒的胶质及沥青质等大分子在加氢脱金属(HDM)
催化剂的作用下发生断裂，从而脱除镍和钒，被脱除的镍和钒最终以硫化物的形式沉积在催化剂颗粒的外表面和微孔孔道内，因此造成催化剂难以再生，大量废催化剂无法处理，此外，催化加氢装置的投资也是相对巨大的。
在原油加工过程中，原油中钒元素的最大危害是造成加氢催化剂失活。这些钒元素在加氢过程中会沉积在催化剂上，使催化剂迅速失活，并导致反应器压降迅速增大而不能正常操作，但从另一个方面来看，若牺牲催化剂的活性，加氢过程也是一个很好的脱钒过程。因此，许多加氢脱金属催化剂应运而生，将这些催化剂填装在加氢反应器的进料端，原料中的金属元素首先会沉积在这些催化剂上，脱金属后的原料再与价格较贵的加氢脱硫、脱氮催化剂接触[25]。该技术的关键是采用脱金属催化剂，使金属盐、金属卟啉及其他复杂的金属化合物加氢分解，使金属沉积于脱金属催化剂上，从而降低稠油和渣油中的金属元素含量。
金属化合物在石油中的存在形态十分复杂，反应行为也就十分复杂，这样的复杂环境使得加氢脱金属催化剂设计的不可能集所有有利因素于一体，具有低催化活性的大孔径小颗粒催化剂是目前HDM催化剂综合优化的的设计理念。
目前该法的工业应用报道有：ART公司[26]的渣油加氢装置第二周期应用结果表明，经过加氢处理后的金属含量<15μg/g，满足催化裂化装置进料要求，但是
该渣油加氢装置的原料油中钒含量仅为60μg/g；由中国石化石油化工科学研究
院（RIPP）开发的新一代高效渣油加氢处理（RHT）系列催化剂[]，在齐鲁石化公司工业应用结果表明在原油中的（Ni+V）总含量为87.9μg/g时，脱除率为93.5%；郑振伟[]等人经过研究发现由沸腾床加氢催化剂的渣油脱金属，针对不同的原料，其镍钒的脱除率相差34.88%，说明该催化剂对原料的适应性差。
由文献报道可知，加氢法脱钒技术主要存在着对原料适应性差，催化剂所能提供的金属容纳能力有限问题，因此对于钒含量很高的油料进行加氢法脱除，效果不是很理想。
2.4金属钝化法
金属钝化技术是利用某些金属的有机或无机化合物，以液体状态注入催化裂化反应一再生系统中，并使之沉积在催化剂上，与催化剂上的金属镍、钒作用形成合金、稳定化合物等无毒性物质，改变污染金属的分散状态和存在形式，抑制镍、钒对催化剂的污染和破坏。依据之前所讨论的镍、钒对催化剂的毒害机理，
钝镍的核心是降低镍的脱氢活性，即维持镍的高价态形式，要设法改变低价态镍的表面结构，并抑制低价态镍的活性，钝钒的关键则是要防止钒对沸石晶体结构的破坏，即要抑制VZOS的流动性，减少钒酸的形成，提高钒物种的熔点。
金属钝化是目前应用广泛而有效的方法。金属钝化剂可分为油溶性和水溶性两种，由于油溶性钝化剂毒性较大，且遇水会生成白色沉淀，堵塞管道，所以已基本淘汰，现有的钝化剂大多是水溶性的。目前，已发现数十种元素具有钝化作用[27]，锑型、铋型和镒型是现今工业最常用到的钝化剂，其中锑型有最好的钝化效果，但是却有很高的毒性。近期发现稀土(RE)类金属化合物也具有显著的钝化效果[28]。
尽管现有的钝化剂产品在工业装置应用中呈现出良好的钝化效果，但仍有许多不足之处。首先，选择范围窄，有较好钝化效果的钝化剂不多；其次，钝化效果好却有毒性，安全、环保、二次污染等条件缩窄了其应用范围，如锑型钝化剂；再次，使用情况无理论指导，具体使用缺乏定量认识，仅凭催化剂活性变化和干气中的氢气产率来考察钝化效果，故操作应用较难优化[29]。
2.5催化剂法
催化剂法是指将催化剂改进，使之成为抗重金属污染的催化裂化催化剂。改进方法主要有两个方面，一是改变催化剂基质的部分物理性质，如孔径和比表面积；二是往催化剂基质中掺入特殊成分，及时将重金属捕获，以保护活性组分免受其毒害[30]。如果在对催化剂进行改进的确困难的情况下，也可使用价格便宜、活性低的催化剂对重质原料进行裂化处理，但会显著提高催化剂的置换率。
2.6电化学方法
Greaney等[31]探索了一种与水溶电解质混合通电流的方法来降低金属含量。与某些脱金属方法苛刻的实验条件相比，电化学过程可以实现在常温常压以及降低成本条件下脱金属过程。电化学脱金属的效率取决于电解质组成、电极材料以及还原电位等电化学参数。
2.7电脱盐法脱金属
鳌合分离法应属于化学方法脱金属的一种，它利用螯合剂与镍，钒卟啉及其
复杂化合物发生反应，形成非油溶性的物质，从而用物理方法将其分离，达到脱除镍、钒的目的，目前主要用到的物理方法是超声波和高压电场。因为原油在进场加工处理之前都要进行注水、电脱盐预处理，以去除原油中含有的可溶性杂质及水分，如果在此能利用其高压电场，往原油中加入螯合剂，将油溶性金属杂质一并除去，将使脱金属难题得到最大简化。
目前原油电脱盐技术只能通过原油脱水脱除溶于水中的盐类、亲水悬浮固体和过滤性固体颗粒。要利用原油电脱盐工艺条件达到脱除油溶性金属的目的，必须有足够亲水性且极强金属螯合性的药剂。首先，螯合性极强的药剂能够螯合原油中的金属，并在注水乳化过程中，依托配体的亲水性使镍、钒螯合物质从油相扩散至油水界面，甚至，能够克服油水界面阻力至水相。然后，在电场和破乳剂共同作用下，油水界面表面张力性质改变，小的乳化水滴迅速聚集成为水相，位于油相之下。脱除机理可以表示为：
[MX]2+ ←→M2+ + X (2-1)
M2+ + Y2-←→ [MY] (2-2)
其中M为Ni、v，x为叶琳或有机基团，YZ一为能与MZ+形成稳定的亲水络合物或沉淀的化合物基团，该反应为动态平衡，所以金属难以完全脱除。
2.8金属捕集法
金属捕集法是指将固体捕集剂混入到催化剂中，把污染金属吸引到捕集剂中，以降低污染金属对催化剂毒害的一种方法。因为在催化剂中毒机理中，钒具有流动性，不仅可以向催化剂内部迁移，还可以在催化剂颗粒之间迁移而破坏催化剂结构，催化剂中活性组分与钒作用形成稳定化合物更为有效，故捕集剂的研究也侧重于捕集钒金属。捕钒剂作用机理同钒危害机理一样，也有两种解释。按照钒酸机理，捕钒剂应含有碱性物质，可以与钒酸发生中和反应。基于此，建议使用如碳酸钙、氧化镁和碳酸钡等碱性化合物作为捕钒剂，捕集钒酸并中和其酸性，生成稳定性物质。按照v205机理，建议使用与钒氧化物能够形成高熔点物质的化合物作为捕钒剂，只要生成的物质熔点高于再生器操作温度，就可有效抑制钒对催化剂的不可逆失活效应。
碱土金属，如钙、镁的天然或合成氧化物，以及稀土金属化合物为两类主要的捕钒剂。Engelhardls[32]采用Mgo技术，认为Mgo具有很小的分子量，最多的
单位重量的活性位，故捕钒能力高，容量大，可允许添加量小，对于处理含有高金属含量的原料油，能得到较高的转化率，并宣称其捕钒剂是目前最好的。Exxon 公司[33]研究发现，含铭基钝化剂的催化剂抗钒污染能力优于其它碱土金属。稀土金属钝化剂比较成功的是Davison公司开发的Rv4+钝钒剂[34]。稀土金属既能钝化金属镍，又对钒、钠有显著捕集作用，因而稀土金属便成为捕集剂无毒、高效、双功能化发展的研究热点。
2.8.1加氢条件下GrCl3·6H2O对镍、钒的捕集作用
综上介绍的一些抑制金属镍、钒对催化剂毒害的措施中，物理方法除蒸馏方法为原油常用工艺，其它方法则需较高的操作费用而无法应用于工业；以脱除原油中金属镍、钒为目的的催化加氢工艺虽已在工业中应用，但是较高的设备投入和运行费用使其难以普遍推广；钝化剂的使用则是难以优化操作，而且产品种类少，可造成二次污染，效果好的钝化剂却不利于安全操作和环境保护；电化学等一些新兴脱除方法也只是在实验研究阶段，距离在复杂原油体系中达到较好的效果还有很长的探索工作。利用化学药剂，如螯合剂、捕集剂，无需额外建立反应装置增加装置费用和运行费用，就可以达到捕集金属镍、钒的目的，实施和操作简单，有较为可行的经济性和应用性。郭玉玲研究[40]发现，加氢过程中Ni、V 可以和原油中的Cr发生化学反应，产生极稳定的物质。利用化学药剂，在实验室温和加氢体系中，模拟实际原油的加工过程，在预处理阶段将金属杂质镍、钒捕集。
张宏洋[35]以NaBH4和CrCl3-6H20为螯合剂，考察该药剂组合在原油体系中与金属镍、钒有机化合物的反应。个人觉的其研究成果在原油脱除重金属镍、钒方面有很大的发展空间，因此下面对其实验作简单介绍。
2.8.2NaBH4加氢
NaBH4是常用的络合型氧化物，能溶于多元醚、有机胺和液氧等溶剂。NaBH4可以与H2O发生反应，产生水溶性Na2B4O7·10H2O和H2。作为强还原剂，该反应即使在没有催化剂的条件下仍可进行。NaBH4具有强的还原性，在有机化学和无机化学方面有着广泛应用。它能够还原醛、酮、酰氯成醇，在金属氯化物[68]存在时其还原能力显著提高。虽然还原性较强，根据相关文献的研究，硼氢化钠
经常应用于分析化学的研究，是一种比较缓和的还原剂，在常温条件下就还可以发生还原反应。
目前原油脱金属应用最为广泛的还是催化加氢法，在加氢的条件下，金属卟啉可以发生脱金属。由此可知，金属卟啉在有氢气的反应环境中容易发生脱金属的反应。参照相关文献中硼氢化纳/碘体系还原硝基的方程式:
RNO2+ 0.5I2 + NaBH4→ RNH2 + Nal + HBO2+ 0.5H2(2-1) 其中，RNCb代表3，5 二硝基苯甲酸甲酯。反应过程中产生的活性物质NaBH3l可以促进还原反应。主要原因有:
(1) NaBH4与I2作用产生H2；
(2) NaBH4与RN02不反应。
2.8.3GrCl3·6H2O的捕集作用
鉴于NaBH4与原油中少量的水分反应可以生成H2，该过程可能使原油中金属有机化合物发生加氢脱金属反应。另外，众多研究表明，金属Cr3+与卟啉化合物的生成的物质的稳定性，相对的，比镍、银金属更强。并且，研究原油中金属资源文献的结果表明原油自身就含有金属Cr，含量在ppb级或mg/L级。前期的研究工作发现，在金属Cr3+的存在条件下，金属镍、轨从卟啉中沉降之后，金属Cr3+以配位取代金属镍、钒，可能形成比之前更加稳定的金属化合物。硼氢化纳与金属盐反应时所需浓度很低，无需苛刻的反应条件。并且，在金属氯化物存在时，NaBH4还原能力显著提高，因此选用Cra3_6H20作为金属捕集剂。在实验室的操作条件下，增加金属Cr3+的浓度，从而使反应更加充分地进行。
张宏洋的研究结果显示，在NaBKU温和加氢条件下，Cr3+对模型油中的n 卜啉镍都有一定的捕集率。依据捕集率的高低，确定了实验的最佳操作条件分别为:NaBH4溶液(1.5625 g/25mL)添加0.47 mL/50 mL 原油，CrCl3·6H20 溶液(4.6128 g/25 mLDMF)添加0.28 mL/50 mL原油；反应在150 °C的温度持续6h。在此操作条件下，镍的捕集率可以达到71%，银的捕集率可以达到74%。
2.8.4反应机理
原油中的镍钮可以分为卟啉(TPP)化合物和非卟啉化合物，以镍钒叶啉化合物居多。渣油加氢脱金属是金属化合物在催化剂表面上进行催化反应然后脱除其
中金属的过程，金属卟啉化合物加氢脱金属的结果是金属最终以硫化物的形式沉积在催化剂表面上，其本质是一个表面反应过程。在此过程中，催化剂、反应温度和氢气曾被认为是影响反应效果的主要因素，但大量的研究结果显示金属卟啉的加氢脱金属反应机理与所使用的催化剂及其化学状态无关，甚至有研究发现，即使在没有催化剂的情况下，金属卟琳的脱金属反应也可以发生。此时，温度和氢分压成为反应的主要影响因素。在氢气中，镍卟啉的稳定性降低，即使没有催化剂，在较为温和的反应条件下也会有相当一部分镍卟啉发生分解导致金属镍脱除。
张宏洋研究发现，温和加氢条件下有部分的初卟啉镍的外环的C-C键加氢后，链接金属键的N-Ni键断裂，一部分金属Ni可以从卟啉镍中脱除。在温和加氢的条件下，部分金属Ni从卟啉环中脱除出，部分卟啉环断裂，而Cr3+相对Ni2+有更强的结合能，于是与之结合生成此类络合物。
图2-2 Ni-EP可能的反应路径图
3展望
原油中普遍存在一些金属元素。在这些金属元素中，镍、钒在石油中的含量较为丰富，且多以卟啉和非卟啉配合物的形式存在。在原油蒸馏过程中，镍和钒多数进入常、减压蒸馏等重质馏分油中，对石油深加工过程危害很大，因此将其从油品中脱除是势在必行的。在现在常见的脱重金属的方法中，物理方法除蒸馏方法为原油常用工艺，其它方法则需较高的操作费用而无法应用于工业；以脱除原油中金属镍、钒为目的的催化加氢工艺虽已在工业中应用，但是较高的设备投入和运行费用使其难以普遍推广；钝化剂的使用则是难以优化操作，而且产品种类少，可造成二次污染，效果好的钝化剂却不利于安全操作和环境保护；电化学等一些新兴脱除方法也只是在实验研究阶段，距离在复杂原油体系中达到较好的效果还有很长的探索工作。利用化学药剂，如鳌合剂、捕集剂，无需额外建立反应装置增加装置费用和运行费用，就可以达到捕集金属镍、钒的目的，实施和操作简单，有较为可行的经济性和应用性。
随着原油的重质及劣质化，原油中的镍、钒元素将会越来越多，给炼油工艺及过程带来困难，选择合适方法脱除原油中的镍、钒，将在源头上解决镍、钒元素对炼油过程的危害。从目前的脱除方法可知，单一的脱除方法都存在着难实现工业化，或者经济性低等缺点，如果能够通过外部强化手段，微波或者超声波等方法，再通过选择相关的组合工艺来脱除镍、钒元素，则能达到工业应用水平。
参考文献
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关于污水中氨氮的主要去除方法概述 近20 年来，对氨氮污水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为：生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一、生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐;然后在缺氧条件下，利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而，污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程，包括两个基本反应步骤: 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌 参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。生物脱氮法可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达70%—95%，二次污染小且比较经济，因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大，低温时效率低。2.传统生物法目前，国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是
传统的前置反硝化生物脱氮，如A/O、A2/O工艺等，都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成，由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开，形成分级硝化反硝化工艺，以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年，Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺，Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺，1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺，以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等，这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统，即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺，同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段，故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统，简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便，且很容易利用原厂改建，从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法)A2- O 法处理工艺是在好氧条件下，污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成
第七章催化加氢 一、重点概念 催化加氢：催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程的通称。 加氢处理：指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术。 加氢裂化：指在加氢反应过程中，原料油分子中有10%以上变小的加氢技术。 加氢精制：指在氢压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量。有时，加氢精制指轻质油品的精制改质，而加氢处理指重质油品的精制脱硫。 催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。 加氢精制催化剂的预硫化：目前加氢精制催化剂都是以氧化物的形式装入反应器中，然后再在反应器将其转化为硫化物。 加氢脱硫（HDS）反应：石油馏分中的含硫化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含硫的相应烃类和H2S。 加氢脱氮（HDN）反应：石油馏分中的含氮化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含氮的相应烃类和NH3。 加氢脱氧(HDO)反应：含氧化合物通过氢解反应生成相应的烃类及水。 空速：指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，有两种表达形式，一种为体积空速（LHSV），另一种为重量空速（WHSV）。 氢油比：单位时间里进入反应器的气体流量与原料油量的比值。 设备漏损量：即管道或高压设备法兰连接处及循环氢压缩机运动部位等处的漏损。 溶解损失量：指在高压下溶于生成油中的气体在生成油减压时这部分气体排出时而造成的损失。 二、重点简答题 1、加氢精制的目的和优点。 （1）加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善油品的使用性能。 （2）加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高
根据废水中氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度氨氮废水（NH3-N>500mg/l）,中等浓度氨氮废水（NH3-N：50-500mg/l），低浓度氨氮废水（NH3-N<50mg/l）。然而高浓度的氨氮废水对微生物的活性有抑制作用，制约了生化法对其的处理应用和效果，同时会降低生化系统对有机污染物的降解效率，从而导致处理出水难以达到要求。 故本工程的关键之一在于氨氮的去除，去除氨氮的主要方法有：物理法、化学法、生物法。 物理法含反渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术；化学法含离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术；生物法含藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术 目前比较实用的方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。1．折点氯化法去除氨氮 折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯气。pH值在6～7时为最佳反应区间，接触时间为0.5～2小时。 折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。1mg残留氯大约需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右（以CaCO3计）。折点氯化法除氨机理如下： Cl2+H2O→HOCl+H++Cl－NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl－NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl- 折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。对于氨氮浓度低（小于50mg/L）的废水来说，用这种方法较为经济。为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点，常将此法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达90%～100%，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别有吸引力。投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染，氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
课程设计说明书 题目名称： 10万吨镍冶炼厂工艺流程 系部：机械工程系 专业班级：冶金技术12-1班 学生姓名：周进 学号：2012232076 指导教师：赵宝平 完成日期：2014.6.27
新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目10万吨镍冶炼厂工艺流程 系部___机械工程系__ 专业班级冶金技术12-1班学生姓名____周进_______ 学生学号2012232076 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：2014年6月27日
新疆工程学院 机械工程系(部)课程设计任务书 2013—2014学年2 学期2014年 6 月20 日专业冶金技术班级12-1 课程名称重金属冶金设计设计题目10万吨镍冶炼厂工艺流程指导教师赵宝平 起止时间2014.06.22～ 2014.06.29 周数1周设计地点学校 设计目的： 1、通过课程设计能让学生系统的了解有色金属冶金原理、设备选型、工艺流程，培养 学生发现问题，解决问题的能力，满足工程应用型人才培养需求。 2、设计过程中，培养了学生查找、甄别、运用相关资料的能力。 3、提高学生的运算能力，以及阅读图纸和绘制图纸的能力。 设计任务： 1、完成整个相关金属冶炼工艺的介绍。 2、完成配料计算。 3、完成物料平衡计算。 4、 设计进度与要求： 2014.06.22～2014.06.23 研究任务书，查阅相关资料，提出设计构思和方案； 2014.06.24～2014.06.26 指导老师讲解设计和计算方法； 2014.06.27～2014.06.28 完成设计和计算，期间指导老师答疑问题； 2014.06.29～2014.06.29 答辩。 主要参考书及参考资料： 刘秉义.《有色金属工业设计总设计师手册》第一版（第二册）.北京：冶金工业出版社1989.8 张健.《重有色金属冶炼设计手册》第一版.北京：冶金工业出版社.1996.5 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
如何除去石油产品中的杂质 石油里的成分主要是碳氢化合物，但同时还有不少含有硫、氮和氧的化合物，以及微量的金属，它们大多是有害的物质。含硫的化合物中有的本身就具有腐蚀性，而它燃烧后生成的二氧化硫和三氧化硫遇水会变成亚硫酸和硫酸，更是强腐蚀性物质。它还会随产品进行燃烧排入大气，造成大气污染。所以，无论从环境保护，还是从设备安全上看，毋庸置疑硫是石油中头等大敌，必须除恶务尽。至于石油中的含氮化合物则多半带有碱性，它们会使有些催化剂中毒，同样会随产品燃烧排入大气，造成光化学污染，所以也不受欢迎。此外，轻油中的砷以及重油中镍、钒等也都是对催化剂有害的物质，均属于需要脱除的杂质。 原先，精制石油产品的方法是硫酸洗涤，由于硫酸精制所生成的残渣会污染环境，此法现在已经淘汰。目前普遍采用的油品精制方法主要是加氢精制。所谓加氢精制是指在较高的压力和温度下，使石油产品中的硫、氮、氧与外加的氢气反应生成气态的硫化氢(H2S) ,氨(NH3)和水(H2O)，从而得到比较干净的液体石油产品。通过加氢，同时还可以除去油中的金属杂质。 加氢精制技术的核心是它所用的专用催化剂。此类催化剂的品种很多，它们的性能有别、牌号各异，但是万变不离其宗，其活性组分都离不开钴、钼、镍、钨这4种元素，同时一般都是以氧化铝为载体，有时也加人一些分子筛。 近年来，我国进口原油的数量越来越多，进口原油的硫含量越来越高，因含硫、高硫进口原油价格相对较低。而为了保护环境，对汽、柴油等燃料的质量要求越来越高，对含硫量的限制越来越严，所以油品加氢精制、加氢改质、加氢处理已是必不可少的加工步骤。各类加氢催化剂的研制已成为极其重要的技术开发领域。由于脱除氮要比脱除硫更困难些。为此，针对我国油品含氮量高的特点，我国专门研制出了脱硫脱氮性能优越的加氢系列催化剂。 加氢精制的操作条件往往是根据原料所含杂质的性质和数量以及对产品质量的要求来确定的。其反应温度的范围很宽，在300～400 ℃;而压力的范围更宽，低的只有十几个大气压(约1MPa)，高的会达到100多个大气压(约10MPa)，几乎相差十倍之多。耗氢量也会有差别。由此在我国已开发应用了一系列加氢催化剂和工艺。
次氯酸钠作为氨氮去除剂在污水处理中的应用 （广饶康达环保水务有限公司宋立堂） 广饶县水处理厂担负着县城区生活污水和县经济开发区工业废 水处理任务，设计规模7.5万m3/日，现日处理6万m3日，其中工业废水占70%市政污水占30%水处理工艺采用AAO深度处理工艺 （芬顿+快速磁沉淀+纤维转盘滤池+接触消毒），进水主要指标CO玄 300mg/l、氨氮w 30mg/l,出水执行一级A标，即CO玄50mg/l、氨氮w 5 （8）mg/l。因上游排污企业经常偷排超标废水，特别是含油、强酸和强碱废水，造成水处理设施不能正常运行，出水COD氨氮不 能稳定达标排放。为及时应对这些异常进水事故，在不改变原有污水处理厂运行工艺的基础上，通过简单易行的方法实现氨氮的稳定高效去除是当务之急。经多方咨询、试验，次氯酸钠作为应急氨氮去除剂具有很好的去除效果，现将经验分享如下： 一、氨氮处理情况 广饶厂去除氨氮采用活性污泥法，通过消化和反硝化过程去除氨氮，若系统正常进水，出水氨氮基本在 1.0mg/l左右，但遇到超标废 水、含油、强酸碱等有毒有害废水时，系统受到冲击、破坏，出水氨氮飙升到20-30mg/l，若后续处理段不进行强氧化，氨氮必定超标。 二试验 1、试验器材
2、试验过程： （1）取二沉池出水6000ml，检测氨氮浓度； （2）在5个烧杯中分别加入1000ml，对烧杯编号； （3）在5个烧杯中分别投加不同量的次氯酸钠（有效氯含量》10%; （4）用玻璃棒搅拌30s，静止5min后进行氨氮检测。 3、实验结果 试验一： 试验二: 试验二: 分析：通过三次烧杯试验，当次氯酸钠投加到450-500mg/l时氨氮去除率最咼，基在80-90%之间，氨氮结果在3-5mg/l之间，达到一级A标准。 4、生产应用 按照实验室小试结果将次氯酸钠投加到接触消毒池出口，然后取样检测
《石油化学应用原理》 课程论文 学院： 系别： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 论文题目：原油中镍、钒的脱除 日期：2015年11月
摘要 原油中的金属镍、钒对原油加工会造成许多工程问题，如何脱除镍、钒一直都是原油加工处理过程一个重要的研究方向。本文总结了现有的比较常见的一些脱除镍、钒的方法，如物理法、化学法、催化加氢法等，并对个人觉得比较有发展前景的金属捕集法的一个范例的机理作了简单的介绍。 关键词：原油，钒，镍，脱重金属
Abstract The presence of Ni and V causes many serious problems during crude oil processing, and the removal of them has been an important research topic. Some common methods have been listed in this thesis, such as the physical method, the chemical method, catalytic hydrogenation method, etc. Besides, the mechanism of the collecting of Ni and V by metals is introduced. Key words:crude oil, Ni, V, removal of heavy metals
目录 1前言 (1) 1.1原油中的金属种类及含量 (1) 1.2原油中镍、钒的存在形态及性质 (1) 1.3 镍、钒对石油加工的影响 (2) 2脱除原油中镍、钒的方法 (5) 2.1 物理方法 (5) 2. 2化学方法 (5) 2. 3催化加氢 (6) 2. 4 金属钝化法 (7) 2. 5催化剂法 (8) 2. 6电化学方法 (8) 2. 7电脱盐法脱金属 (8) 2. 8金属捕集法 (9) 3展望 (13) 参考文献 (14)
目录1污水中氨氮污染的现状和来源1 1.1污水中氨氮污染现状1 1.2废水中氮的来源2 2．国内外研究进展2 2.1国外研究进展2 2.2国内研究进展3 3氨氮污水处理主要技术3 3.1生物法4 3.1.1生物法机理——生物硝化和反硝化机理4 3.1.2传统生物法4 3.1.2.1A/O系统5 3.1.2.2缺氧/好氧工艺(简称A2/O法)5 3.1.2.3厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1-A2/O工艺)5 3.1.3生物脱氮法新工艺6 3.1.3.1厌氧氨氧化工艺6 3.1.3.2短程硝化反硝化工艺7 3.1.3.3同时硝化反硝化工艺7 3.2物理化学处理法7 3.2.1吹脱法及汽提法7 3.2.2折点氯化法8 3.2.3化学沉淀法8 3.2.4离子交换法9 3.2.5液膜法9 3.3土壤灌溉10 4探讨10 5氨氮污水处理方法应用于兰州市污水处理厂中的研究11 6展望12 参考文献错误!未定义书签。 致谢错误!未定义书签。
污水水中氨氮的去除 摘要：氨氮存在于很多工业废水中，氨氮污水是目前造成水体富营养化的主要因素之一,本 文综述了当前氨氮污染的现状和氨氮污水处理中最常用和比较实用方法的原理和各自的优缺 点,介绍了国内外氨氮污水处理的研究现状,同时对各种方法的选择作出了探讨，并对氨氮处理 方法在兰州市的实际应用作了简单介绍，对兰州市雁儿湾污水处理厂氨氮去除做了简单的改进 思路，同时对氨氮污水处理前景进行了展望,并提出了今后应着重考虑的几个问题。 关键词：氨氮；废水处理；去除 1污水中氨氮污染的现状和来源 1.1污水中氨氮污染现状 随着世界经济发展和城市化的进程, 对水的需求量不断增大, 随之而来的是污水的排放量日益增多,水体中氨氮量的剧增引起了国内外社会各界的广泛关注。据统计, 2003 年, 全国污水排放总量为460.0 亿吨, 工业废水排放量为212.4 亿吨, 氨氮的排放量为40.4 万吨; 城镇生活污水的排放量为247.6 亿吨, 其中氨氮的排放量为89.3 万吨[1]。氨氮的大量排放不仅造成了水环境污染和水体富营养化及水体发生赤潮等现象, 而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物繁殖, 形成生物垢, 堵塞管道和用水设备, 影响热交换。大量含有氨氮的污水排入江河、湖泊, 造成自然水体的富营养化, 同时给生活和工业用水的处理带来较大的困难。水体中含有大量的氨氮, 使水体产生富营养化效应, 刺激并加速水生植物的生长, 如海藻、水草的大量生长繁殖, 导致水体生态平衡失调。在水中硝化细菌的作用下氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，完全氧化l mg 氨氮约需4.6 mg 溶解氧，这对水体质量的改善和保证十分不利,会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态，水下生物得不到充足的阳光而影响了生存和繁殖。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧减少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡，在近海海域引发赤潮。据报道,2009年中国沿海共发生赤潮68次，累计面积14102平方公里，造成直接经济损失0.65亿元，累计面积较2008年增加364平方公里[2]。氨氮污水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视,目前, 国内外对氨氮污水的研究主要集中在开发新的脱氨氮处理技术, 以达到更好处理氨氮的目的和环保
如何去除化学镍/化学镍解决办法 简介：在电镀过程中，车间会使用络合剂，而产生的单独废水中的铜、镍等离子会与络合剂进行络合，形成络合分子。络合小分子的存在导致，在废水中加入片碱或者石灰很难去除，尤其是其中的化学镍。 本文提出一种低成本化学镍解决办法，能够有效降低化学镍至国家表三标准 一、产品说明 高效除镍剂HMC-M2是湛清环保与清华大学联合研发的，第三代重金属捕集剂(简称重捕剂)，是利用特大高分子网捕的原理，将工业废水中的铜、镍等重金属螯合沉淀除去。HMC-M2特别针对重金属废水中的电镀镍、化学镍，螯合效果好，作用快，污泥少，成本低，目前在全国各大电镀厂、线路板厂、发电厂广泛使用。 二、产品特点 1. 在pH值2-12范围之内均可使用，使用范围广 2. 可以把铜、镍处理至国家表三标准，污泥少，作用快 3. 相比于液体重捕剂，以及固体重捕剂，效果更好，成本更低 三、适用范围 工业废水中的重金属铜、镍等超标，尤其是化学镍、络合镍 四、适用废水类型 电镀厂废水；线路板厂废水；化学镍废水；锌镍合金废水；重金属土壤废水；发电厂脱硫废水；其他含有重金属的工业废水 五、外观指标：
HMC-M2固体 HMC-M2水溶液 六、对比实验效果： 种类：某电镀厂化镍原水 水量：30吨/天 络合剂：次磷酸 指标：Ni=30ppm pH=5.4 处理办法：加入液体重捕剂 处理效果：Ni=0.3ppm 少许沉淀，但是絮凝效果不 好，溶液浑浊 处理办法：加入等量HMC-M2 处理效果：Ni=0.05ppm 固液分离，絮凝沉淀效果好 上层溶液无色透明
七、实验室小试步骤 1.预估用量：M2用量一般为镍的7-10倍，如果是碱性锌镍合金废水，M2用量可能要增加至镍的10-30倍。 2.确定最佳pH值：分别在pH=3-4，11-12两个pH条件下加入等量的M2，均匀搅拌反应10min以上，过滤后测滤液浓度，以浓度最低的样品确定最适pH； 3.确定最佳用量：在最适pH条件下，分别加入不同量的M2，均匀搅拌反应10min 以上，过滤后测滤液浓度，以用量最小且可达标的样品确定最佳用量； 4.确定工艺流程：根据现场条件，确定投加M2反应后直接过滤或者加入助凝剂进行沉淀。该步骤可由湛清环保技术人员协助完成。 八、操作注意事项 1.溶液配比：建议M2为1-2%，PAC为5%，PAM为0.1%； 2.定性测重金属是否除净：在滤液中加入M2溶液，如变色或有沉淀产生，说明重金属离子尚未除净；如不变色或无沉淀产生，证明重金属已除净； 3.定性测M2是否过量：在滤液里加入原始的废水，变色或有沉淀产生，说明M2过量；如不变色或无沉淀产生，证明M2未过量； 4.氧化预处理工艺：对于部分高难度废水，可能需要采用高级氧化技术进行预处理后再使用M2去除重金属，具体工艺参数由湛清环保提供技术支持。 附：苏州湛清环保简介 苏州湛清环保科技有限公司，是由清华大学技术团队在长三角地区投资的环保产业高新技术服务项目。公司主打废水处理技术服务，由专业的技术团队提供水处理技术支持，主要客户类型是电镀厂、线路板厂以及环保公司，客户广泛分布在苏州、昆山、太仓等地，
石油产品又称油品，主要包括燃料油（汽油、柴油、煤油）、润滑油、石蜡、沥青、焦炭。原油最主要的元素是碳和氢，其余的是硫、氢、氧和微量元素。 是有种烃类包括烷烃、芳香烃、环烷烃。 非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青物质。 原油中含硫化合物给石油加工过程以及石油产品质量带来的危害： 1、腐蚀设备；2影响产品质量；3、污染环境；4、在二次加工过程中是催化剂中毒。 F:燃料S:溶剂和化工原料L:润滑剂以及有关产品W-蜡B-沥青C-焦炭 车用汽油的主要性能：1-抗爆性；2-蒸发性；3-安定性；4-腐蚀性 评价汽油抗爆性的指标为辛烷值（ON），我国车用汽油的牌号按其RON的大小来划分。柴油抗爆性通常为十六烷值（CN）表示。 柴油分为轻柴油和重柴油，轻柴油按凝点分为10、5、0、-10、-20、-35、-50号7个牌子。重柴油为10、20、30. 馏程：指油品从初镏点到终镏点的温度范围。 10%蒸发温度：温度越低则起动性能越好，但不是越低越好； 50%蒸发温度：越低则加速性能越好，过高会燃烧不完全； 90%蒸发温度：越低润滑性能越好。 润滑油的作用：1-降低摩擦2-减少磨损3-冷却降温4-防止腐蚀。 三大合成材料：1-塑料2-橡胶3-纤维 原油含盐含水的危害：1-增加能量消耗2-干扰蒸馏塔的平稳工作3-腐蚀设备4-影响二次加工原料的质量 精馏过程的实质：就是迫使混合物中的气、液两相在塔中做逆向流动，利用混合液中各组分具有不同的挥发度，在相互接触过程中，液相中的轻组分转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相，从而实现液体混合物的分离。 热加工工艺：1-减粘裂化2-延迟焦化3-高温裂解 二次加工是为了改善产品质量。 催化裂解的条件下，原料中的各种烃类进行着错综复杂的反应，不仅有大分子裂化成小分子的分解反应，也有小分子生成大分子的缩合反应，同时还进行着异构化、氢转移、芳构化等反应，在这些反应中，分解反应是最主要的。 石油馏分也进行分解、异构化、氢转移、芳构化等反应。 催化裂解装置一般由1-反应再生系统2-分馏系统3-吸收稳定系统4-再生烟气能量回收系统组成。 再生器的作用是使空气烧去催化剂上面的积炭，是催化剂恢复活性。 分馏系统的作用：冷却油气、提高分离精度、减小分馏系统的压降，提高富气压缩机的入口压力。 吸收稳定系统的作用：利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气、液化气和蒸汽压合格的稳定汽油。 催化重整就是一种双功能催化剂，其中铂构成脱氢活性中心，促进脱氢、加氢反应：而酸性载体提供酸性中心，促进裂化、异构化等正碳离子反应。 催化重整工艺流程：1-原料处理过程2-重整反应过程3-抽提过程4-分离过程 加氢精制催化剂需要加氢和氢解双功能性。
本文介绍含镍电镀废水处理方案，通过化学沉淀法，可以把镍处理至表三标准，镍浓度处理至0.1mg/L以下。 l 工具/原料 l 含镍电镀废水 l 化学镀镍废水 l 锌镍合金处理剂 l 重金属捕集剂 l 聚合氯化铝PAC、聚丙乙烯酰胺PAM、氢氧化钠 l 方法/步骤 1.含镍电镀废水介绍含镍电镀废水是指电镀镍时所产生的清洗水，一般分为电镀镍废水和化学镀镍废水，电镀镍废水是指通过电镀把金属镍镀在金属基底上，例如以铜为基底；化学镀镍 废水是指通过化学氧化还原的方法把镍镀在基底上，基底多为塑料等非导体。电镀镍废水的成分比较简单，一般多为镍离子以及硫酸根等，化学镀镍废水成分复杂， 除了镍离子外，废水中还含有大量的络合剂，比如柠檬酸、酒石酸、次磷酸钠等。 2.含镍电镀废水处理标准在电镀废水处理标准中，国家表一标准要求镍排放标准不高于1m g/L，国家表二标准要求不高于0.5mg/L，国家表三标准要求不高于0.1mg/L，《电镀废水治理工程规范》中要求含镍废水需要单独收集，并且镍需要处理至标准才能排放至综合池。 3.针对电镀含镍废水以及化学镀镍废水，可采用化学沉淀法进行处理，化学沉淀法不需要复杂的设备。其中，电镀含镍废水可以直接采用加碱至11，PAC混凝，PAM絮凝沉淀出水，镍即可达标，如果含镍废水中混有前处理废水，那么需要在加碱之后的出水加入少量重金属捕集剂重金属捕集剂进行螯合反应，重金属捕集剂重金属捕集剂可以把镍离子从低浓度处理至达标。 对于化学镀镍废水，由于废水中存在大量的络合剂，络合剂与镍离子形成络合小分子溶解于废水中，因此直接加碱不能沉淀，通过加入锌镍合金处理剂进行反应，可以破坏络合健的结构，通过螯合反应与镍离子结合，再通过混凝絮凝沉淀，把镍离子去除。 4.根据含镍电镀废水处理方案，设计相应的含镍废水处理工艺。对于电镀镍废水，采用两步法处理比较划算，即先用氢氧化钠进行沉淀一次以后，再加入 重金属捕集剂重金属捕集剂螯合沉淀。 5.对于化学镀镍废水，可以通过一步法直接加锌镍合金处理剂进行螯合沉淀，把镍离子去除。 l 注意事项 l 电镀镍废水与化学镀镍废水，镍的种类不一样，处理方法也不同 l 注意在破坏络合剂时，有时也可以采用氧化破络的办法
简介：本文介绍电镀络合镍废水的组成，提出一种络合镍废水的处理办法，把镍离子浓度降低至0.1mg/L以下，达到国家表三标准处理要求。 工具：①重金属捕捉剂②锌镍合金处理剂③PAC ④PAM ⑤氢氧化钠 方法： 1.电镀络合镍废水在电镀中，为了保证美观与效果，往往需要化学镀，化学镀镍与电镀镍不同，其原理是利用化学的氧化还原电位法把镍离子镀在非导体基底比如塑料、陶瓷上面，这类工艺多应用在汽车配件电镀、航天配件电镀、摩托车配件电镀等领域。在化学镀镍时，所使用的电镀液中多存在络合剂，如柠檬酸、苹果酸、酒石酸、EDTA等，在冲洗电镀零件时所产生的清洗废水含有络合剂以及镍离子，因此这类电镀废水也被称为络合镍废水 2.电镀络合镍废水处理难点电镀络合镍废水很难处理，是因为里面的络合剂，络合剂在水中存在大量的羟基和羧基，这类基团相互作用，并且会与镍离子络合，吸附镍离子。因此在向废水中投加氢氧化钠时，即使调节到很高pH，比如11-13之间，氢氧根仍然无法与络合镍离子结合生成沉淀。在绝大多数电镀厂废水处理现场中，由于络合剂络合的原因，使用片碱处理络合镍都无法达标，而添加膜系统、离子交换系统等，不仅成本很高，效果也并不理想。 3.电镀络合镍废水处理原理化学法处理电镀络合镍废水时，一般有两种思路： ①：破络和沉淀的办法去除，通过次氯酸钠氧化工艺或者芬顿氧化技术将废水中的络合剂破坏掉，镍离子脱离络合剂成为离子态，这时再添加氢氧化钠就可以与镍离子结合生成氢氧化镍沉淀，如果不能彻底达标，在末端还可以继续添加重金属捕捉剂进行处理。 ②：螯合沉淀法进行处理，锌镍合金处理剂表面含有大量的镍离子吸附基团，通过吸附镍离子生成沉淀，锌镍合金处理剂能够把镍离子从络合剂夺走，从而降低镍离子浓度。
氨氮废水主要来源于化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等，大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，给水处理的难度和成本加大，甚至对人群及生物产生毒害作用。氨氮去除剂哪家好，首先我们需要了解氨氮去除剂的一些信息，才能够进行判断，下面为大家介绍氨氮去除剂的一些知识点。 废水中的氨氮去除方法中生物法和物理法都只能在一定的程度范围内处理，如果废水的进水浓度高了，跟着出水一般也会跟着高。但是使用氨氮去除剂，可以灵活地根据浓度的高低去进行投药。浓度高的时候投加多一点，浓度低的时候投加少一点，一般通过简单的调整提升泵的频率就能达到控制药剂量的效果。用氨氮去除剂解决废水中的氨氮去除问题无新增污染物，无沉淀，无二次污染。 氨氮去除剂 【产品介绍】 氨氮去除剂是一种专门为解决各类水中氨氮难去除而研发的新型药剂。该产品对污水中的氨氮有催化、分解的作用，能使废水中的氨氮迅速转为无害的气体而达到去除氨氮的目的；适用于线路板、电镀、电子、纺织、印染、制革、化肥厂、屠宰、养殖场等行业产生的高氨氮废水处理。
【性能指标】 外观白色固体 有效物质含量（，≥）99 PH值13～14 加药量（氨氮含量：氨氮去除剂JAD用量）1：100 【使用方法】 1、药剂配置：使用时可将本产品直接投加，或先加入溶解罐，配成浓度为10－20搅拌，用泵投加到反应池； 2、加药条件：该产品的反应PH一般为6-9，反应时间约5分钟； 3、投加量：根据废水中的氨氮含量不同其用量有所差异。根据经验值，倘若要降低10ppm的氨氮，该产品的投放量为1000ppm（即1公斤/吨废水），依次类推，呈线性关系。 4、实验方法： ①方法一：实验时取一定量的原水，调PH6－9，加入适量的本产品，搅拌5分钟，加入少量的混凝剂PAC和絮凝剂PAM在中性或碱性条件下絮凝沉淀后，过滤取上清液测定
石油炼制工艺 一、石油概述 1．常用油品的分类 （1）燃料油品：汽油、煤油、柴油、燃料重油、液化石油和化工轻油等（2）润滑油品：润滑油、润滑脂和石蜡等 2．石油的基本性质 （1）原油的组成：原油是一种混合物质，主要由碳元素和氢元素组成，统称为“烃类”。其中碳元素占83%-87%，氢元素占11%-14% （2）原油的分类：石蜡基原油（直链排列的烷烃含量占50%以上） 环烷基原油（环烷烃和芳香烃含量较大） 中间基原油（性质介乎以上二者） 3．原油的组分：轻组分：分子量比较小，沸点较低，易于挥发称为轻组分 重组分：组分较重，沸点较高，称为重组分 4. 原油的“馏分”：石油炼制的基本手段之一，就是利用各组分的不同 沸点，通过加热蒸馏，将其“切割”成若干不同沸点范围的“馏分”，“馏分” 就是指馏出的组分，这是石油炼制技术上一个最常用的术语。 二、石油炼制的方法和手段 1．原油的蒸馏：原油进行炼制加工的第一步，是石油炼制过程的龙头。炼 油厂一般以原油蒸馏的处理能力作为该厂的生产规模。通 过常减压蒸馏把原油中不同沸点范围的组分分离成各种 馏分，获得直馏的汽油、煤油、柴油等轻质馏分和重质油 馏分及渣油。常减压蒸馏基本属物理过程，包括三个工序： 原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏 2．二次加工：从原油中直接得到的轻馏分是有限的，大量的重馏分和渣油 需要进一步加工，将重质油进行轻质化，以得到更多的轻 质油品，这就是石油炼制的第二部分，即原油的二次加工。 包括催化裂化和加氢裂化、催化重整、延迟焦化、减粘和 加氢处理等。 3．油品精制和提高质量的有关工艺：包括为使汽油、柴油的含硫量及安全 性等指标达到产品标准进行的加氢精制；油品的脱色、脱 臭；炼厂气加工；为提高油品质量的有关加工工艺等 三、石油的炼制工艺 （一）从对所要生产的产品要求来看可以分为四种类型 1．燃料型工艺流程：以生产汽、煤、柴油等燃料油品为主 2．燃料化工型工艺流程：是在生产燃料油时，多生产一些化工原料 3．燃料润滑油型工艺流程：以生产润滑油为主 4．燃料润滑油化工工艺流程：生产润滑油兼化工原料这里主要介绍燃料型工艺流程，燃料型加工方案的目的是尽量把原油炼制为汽油、煤油、柴油等燃料油品，可选用常减压蒸馏—催化裂化—焦化加工艺流程，其特点是流程简单，生产装置少。如果有些原油含硫、氮、金属等杂质以及难裂化的芳烃含量较高，其重馏分进行催化裂化不能达到理想的效果，则有必要采取常减压—催化裂化—加氢裂化—焦化工艺流程。这两种工艺流程的示意图如下：
镀镍作为金属表面修饰的主要方式，其过程会产生大量的含镍废水，其中除了有以硫酸镍和氯化镍为主的游离态镍，还有因生产工艺需要添加各种络合剂，与废水中的Ni2+形成更稳定的TA-Ni、CA-Ni、SP-Ni等酸性络合镍，使得含镍废水难以有效处理，其超标排放会对环境造成严重污染. 目前，处理含镍废水常用的方法是以氢氧化物和硫化物为主的传统化学沉淀法，其主要适用于游离态镍处理，但对低浓度络合Ni 很难有效脱除，其他方法如电解法、高级氧化还原法，虽能保证出水总镍达标，但普遍存在处理成本较高，反应时间长，易引起二次污染等。随着废水排放标准日益严格，需要开发一种更稳定有效深度除Ni 的方法，下面海普就为大家详细的介绍下含镍废水的特性及处理方法的介绍，希望对你有所帮助。 1、含镍废水处理现状和困局： 镍是一种可致癌的重金属，此外它还是一种较昂贵的金属资源（价格是铜的2~4 倍）。电镀镍因其具有优异的耐磨性、抗蚀性、可焊性而被广泛应用于电镀生产中，其加工量仅次于镀锌，在整个电镀行业中居第二位。在镀镍过程中产生大量含镍废水。如果含镍废水不加处理任意排放，不但会危害环境和人体健康，还会造成贵金属资源浪费。含镍电镀废水主要来自于镀镍生产过程中镀槽废液和镀件漂洗水，废镀液量少但其中镍离子浓度含量非常高，镀件漂洗水是电镀废水的主要来源，占车间废水排放量的80% 以上。镀件漂洗水水量大，但其中镍离子浓度与废镀液相比要小很多。根据《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）表2 ，特别排放限值0.1 mg·L-1。电镀含镍废水的处理技术按照不同原理可将处理含镍电镀废水的方法分为三大类：化学法、物理化学法和生物处理法。 化学法： 利用化学法处理含镍电镀废水主要有传统的化学沉淀法、新型工艺铁氧体法，以及高效重金属螯合沉淀法。其中化学沉淀法又包括氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法。在化学沉淀法
第三阶段在线作业 单选题(共20道题) 收起 1.（ 2.5分）催化重整过程如果以生产高辛烷值汽油为目的，则原料的馏分范围为＿＿。?A、80～180℃ ?B、60～145℃ ?C、180～350℃ ?D、没有限制 我的答案：B 此题得分：2.5分 2.（2.5分）不适合作为催化重整原料的馏分是＿＿。 ?A、直馏石脑油 ?B、焦化汽油 ?C、加氢裂化石脑油 ?D、加氢精制石脑油 我的答案：B 此题得分：2.5分 3.（2.5分）催化重整过程中＿＿的反应速率最快。 ?A、六员环烷烃的脱氢反应 ?B、五员环烷烃的异构脱氢 ?C、烷烃的环化脱氢反应 ?D、加氢裂化反应 我的答案：A 此题得分：2.5分 4.（2.5分）下列＿＿是重整催化剂的永久性毒物。 ?A、硫 ?B、氮 ?C、砷 ?D、积炭 我的答案：C 此题得分：2.5分 5.（2.5分）炼厂气精制的主要目的是＿＿。 ?A、脱硫 ?B、脱氮 ?C、脱碳 ?D、脱水 我的答案：A 此题得分：2.5分
6.（2.5分）脱沥青油作为润滑油料时，宜采用＿＿作为溶剂。 ?A、戊烷 ?B、丁烷 ?C、丙烷 ?D、混合烷烃 我的答案：C 此题得分：2.5分 7.（2.5分）润滑油溶剂精制可选用＿＿作溶剂。 ?A、轻烃 ?B、糠醛 ?C、丙酮或丁酮 ?D、芳香烃 我的答案：B 此题得分：2.5分 8.（2.5分）下列＿＿是润滑油基础油的理想组分。 ?A、正构烷烃 ?B、少环长侧链的化合物 ?C、多环短侧链的化合物 ?D、胶质 我的答案：B 此题得分：2.5分 9.（2.5分）对低硫、低金属和低残炭的渣油，首选＿＿工艺进行加工。 ?A、催化裂化 ?B、延迟焦化 ?C、加氢裂化 ?D、溶剂脱沥青 我的答案：A 此题得分：2.5分 10.（2.5分）就世界范围内来看，重质油加工的主要途径是＿＿。 ?A、热加工 ?B、催化裂化 ?C、催化加氢 ?D、溶剂脱沥青 我的答案：A 此题得分：2.5分 11.（2.5分）加氢精制是指在催化剂和氢气存在下，脱除石油馏分中的＿＿及金属杂质，有时还对部分 芳烃加氢，改善油品的使用性能。 ?A、胶质
废水中氨氮的去除 废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。目前采用的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择交换吸附、空气吹脱及折点氯化等四种。 一、生物硝化与反硝化(生物陈氮法) (一) 生物硝化 在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。生物硝化的反应过程为： 由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。 影响硝化过程的主要因素有：(1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2)温度温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜； (3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。在实际运行中，一般应取＞2 ,或＞2 ；(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在 0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。 (二) 生物反硝化 在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例，其反应式为：6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O 6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H- 由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO3--N、NO2--N被还原，而且还可位有机物氧化分解。 影响反硝化的主要因素：(1)温度温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般，以维持20～40℃为宜。苦在气温过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH值反硝化过程的pH值控制在7.0～8.0；(3)溶解氧氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有机碳 源当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TN＞(3～5)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇投量一般为NO3--N的3倍。此外，还可利用微生物死亡；自溶后释放出来的那部分有机碳，即"内碳源"，但这要求污泥停留时间长或负荷率低，使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。 二、沸石选择交换吸附 沸石是一种硅铝酸盐，其化学组成可表示为(M2+，2M+)O.Al2O3.mSiO2·nH2O (m＝2～10，n＝0～9)，式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子，M+代表Na+、K+等一价阳离子，为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中，具有规则的孔道结构和空穴，使其具有筛分效应，交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多，用于去除氨氮的主要为斜发沸石。
水中氨氮的去除方法综 述 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
水中氨氮的去除方法综述 引言 氮在废水中以分子态氮、有机态氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮以及硫氰化物和氰化物等多种形式存在,而氨氮是最主要的存在形式之一。氨氮存在于许多工业废水中,氨氮排入水体,特别是流动较缓慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖,形成富营养化污染,除了会使自来水处理厂运行困难,造成饮用水的异味外,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,甚至会导致湖泊的干涸灭亡[1]。 2007年太湖爆发的蓝藻污染就是典型的氨氮污染事件。2007年5月16日，梅梁湖水质变黑；22日，小湾里水厂停止供水；25日，贡湖水厂水质尚满足供水要求；28日，贡湖水厂水源地水质严重恶化，水源恶臭，水质发黑，溶解氧下降到0毫克每升，氨氮指标上升到5毫克每升，居民自来水臭味严重。氨氮还使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程增大了用氯量;对某些金属,特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率[2]。 氨氮去除方法 生物法去除氨氮是在指废水中的氨氮在各种微生物的作用下，通过硝化和反硝化等一系列反应，最终形成氮气，从而达到去除氨氮的目的。生物法脱氮的工艺有很多种，但是机理基本相同。都需要经过硝化和反硝化两个阶段。硝化反应是在好氧条件下通过好氧硝化菌的作用将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应。由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。亚硝酸菌和硝酸菌都是自养菌，它们利用废水中的碳源，通过与NH3-N的氧化还原反应获得能量。反应方程式如下：亚硝化：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+ 硝化 : 2NO2- +O2→2NO3- 硝化菌的适宜pH值为～，最佳温度为35℃，温度对硝化菌的影响很大，温度下降10℃，硝化速度下降一半；DO浓度：2～3mg/L；BOD5负荷：；泥龄在3～5天以上。在缺氧条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出由于兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物（碳源）。以甲醇为碳源为例，其反应式为： 6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O 6NO2- +3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH- 反硝化菌的适宜pH值为～；最佳温度为30℃，当温度低于10℃时，反硝化速度明显下降，而当温度低至3℃时，反硝化作用将停止；DO 浓度＜L；BOD5/TN＞3～5。生物脱氮法可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达70%～95%，二次污染小且比较经济，因此在国内外运用最多。其缺点是占地面积大，低温时效率低。常见的生物脱氮流程可以分为3类：⑴多级污泥系统多级污泥系统通常被称为传统的生物脱氮流程。此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果，其缺点是流程长，构筑物多，基建费用高，需要外加碳源，运行费用高，出水中残留一定量甲醇；⑵单级污泥系统单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程，通常称为A/O流程。与传统的生物脱氮工艺流程相比，该工