UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INśYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

INSTYTUT INśYNIERII ŚRODOWISKA

Zakład Technologii Wody, Ścieków i Odpadów

Ćwiczenia laboratoryjne

z Odnowy wody

USUWANIE AZOTU AMONOWEGO

PRZEZ

UTLENIANIE CHLOREM

Usuwanie azotu amonowego przez utlenianie chlorem

1

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Metody usuwania azotu amonowego:

I. Odpędzanie w wieżach stripingowych,
II. Wymiana jonowa,
III. Wymiana jonowa na klinoptylolicie,
IV. Utlenianie chlorem,
V. Utlenianie ozonem.

W wyniku chlorowania zmiennymi dawkami chloru wód lub ścieków,

zawierających azot amonowy, otrzymujemy krzywą zapotrzebowania chlorowego, na
której można wyróżnić punkt maksymalny i minimalny (punkt przełamania). W
pierwszej fazie chlorowania (aż do punktu maksymalnego) powstają chloroaminy, a
następnej do punktu przełamania następuje ich rozkład. Poza punktem przełamania
obserwuje się występowanie chloru wolnego, trójchloroazotu i dwuchloroaminy.

Przebieg powstawania chloroamin można opisać następująco:

NH

3

+ OCl

-

→ NH

2

Cl + OH

-

2NH

2

Cl + H

+

→ NHCl

2

+ NH

4

+

3NHCl

2

+ H

+

→ 2NCl

3

+ NH

4

+

W przypadku dużych dawek chloru może nastąpić bezpośrednia reakcja azotu
amonowego z chlorem:

NH

4

+

+ HOCl → NH

2

Cl + H

2

O + H

+

NH

4

+

+ 2HOCl → NHCl

2

+ 2H

2

O + H

+

NH

4

+

+ 3HOCl → NCl

3

+ 3H

2

O + H

+

Rodzaj wytworzonych chloroamin zależy przede wszystkim od odczynu:

pH > 8 – monochloroaminy,
pH 8-5 – monochloroaminy, dwuchloroaminy i azot amonowy równowagowy,
pH 5-3 – dwuchloroaminy, trójchloroazot i azot amonowy równowagowy,
pH < 3 – trójchloroazot i azot amonowy równowagowy.

Krzywa zapotrzebowania chloru

Usuwanie azotu amonowego przez utlenianie chlorem

2

Warunki stosowania procesu utleniania chlorem

Usuwanie azotu amonowego przez utlenianie chlorem ma sens tylko przy małym

stężeniu azotu amonowego rzędu 10 mg/dm

3

N i niewielkim zasoleniu – ciała

rozpuszczone rzędu 500 – 600 mg/dm

3

. Do usunięcia 1 g azotu amonowego potrzeba

10 g chloru co powoduje przyrost 10 g chlorków.

2. CEL ĆWICZENIA

Zasadniczym celem ćwiczenia jest zapoznanie się z chemizmem procesu

chlorowania ścieków.

3. WYKONANIE ĆWICZENIA

Ścieki chloruje się zmiennymi dawkami chloru, które należy obliczyć na

podstawie zawartości azotu amonowego. Należy zastosować następujące dawki
chloru:

0,5

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

; 1,0

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

; 2,5

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

5,0

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

;

7,5

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

; 10,0

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

; 12,5

*

mgN-NH

4

/dm

3

Cl

2

Do 0,5 dm

3

erlenmajerki ze szlifem wlać po 0,5 dm

3

ścieków. Zbadać miano wody

chlorowej i na tej podstawie obliczyć ile ml należy jej dodać do każdej kolby. Dodać
odpowiednie ilości wody chlorowej do kolb, zatkać je korkiem i starannie wymieszać. Po
upływie 30 min. Kontaktu ścieków z chlorem należy wykonać następujące oznaczenia:
- chlor pozostały jodometrycznie,
- azot amonowy po 1 min. kontaktu z odczynnikiem,

-

pH.

Miano wody chlorowej

Do kolbki ze szlifem odmierzyć 10 cm

3

wody chlorowej, dodać 5 cm

3

kwasu octowego i

10 cm

3

KJ. Przygotowaną próbę zamknąć korkiem i odstawić na 5 min. do ciemni. Po 5

min. miareczkować tiosiarczanem sodu do uzyskania słomkowego zabarwienia, dodać
ok. 1 cm

3

skrobii i dalej miareczkować do odbarwienia się próby.

X =

V

f

a

1000

⋅

⋅

mg/dm

3

Cl

2

a – ilość ml tiosiarczanu sodu zużyta na zmiareczkowanie próby,
f – ilość chloru odpowiadającego 1 cm

3

tiosiarczanu sodu[mg]

f = 0,355 – 0,01 M tiosiarczan sodu
f = 0,886 – 0,025 M tiosiarczan sodu
V – objętość próby ( 10 cm

3

).

4. OBLICZANIE WYNIKÓW

Po wykonaniu ćwiczenia wyniki należy zestawić w tabeli oraz narysować

krzywą zapotrzebowania chloru po upływie 30 min. kontaktu ścieków z chlorem.

Dawka chloru mg/dm

3

mg/dm

3

Ścieki

surowe

Chlor pozostały

Azot amonowy

pH

Literatura:

1.

Kowal A. L.; Odnowa wody; Skrypt Politechniki Wrocławskiej; Wrocław 1996.