赵婉余

（大连海事大学，辽宁 大连 116026）

盐溶作用对贝壳碱度溶释的影响

赵婉余

（大连海事大学，辽宁 大连 116026）

文章研究高效治理氨氮废水时，贝壳作为填料，考察不同盐分条件下对贝壳释放碱度的影响。试验采用批次实验，贝壳放至在不同浓度的盐溶液中，每隔2小时测其碱度，进而讨论盐分的含量对碱度释放的影响。

氨氮；硝化反应；碱度

0 引言

在我国，治理氨氮废水迫在眉睫，已成为当前环保人员研究的重要课题之一[1]。近年来，我国海产养殖业发展迅猛，同时也产生了大量的固废—贝壳。研究本课题可以实现以废治废，循环利用[2]。国内外对处理氨氮废水高度重视，其各种治理技术的核心均为硝化反应。同时，有必要研究碱度对硝化反应的影响，其因为碱度对硝化细菌生长是必要的。张子健[3]等人研究表明，碱度的变化将直接影响氨氮的氧化过程。

1 实验材料与方法

1.1 材料[4]

（1）贝壳（2）25ml酸式滴定管，250ml三角烧杯，电炉，pH计等（3）HCl标准溶液，Na2CO3标准溶液，NaCl固体，甲基红—次甲基蓝混合指示剂，酚酞指示剂。

1.2 实验方法

取干燥后的贝壳碎块40g放入500ml烧杯备用，取2.5g、5g、7.5g、10g、12.5g、15g、17.5g的NaCl固体分别定容至500ml容量瓶中，分别配置成盐分为5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰的盐溶液，将定容后的盐溶液倒入至已放40g贝壳的烧杯中，放入25℃的水浴中加热，每两小时取水样测定，从0时刻取7次至12小时。次日，24小时取样再次测定。

1.3 碱度的测定[4]

碱度测定的方法及原理采用水产养殖学专业实验实习教材中碱度测定章节部分。

2 结果与讨论

向非电解质、弱电解质和难溶电解质的水溶液中，添加非同离子的无机盐，可以改变其活度系数，进而改变溶解度或解离度，这一效应称为盐效应。使溶解度增大称为盐溶效应，反之为盐析效应。

2.1 在每一时刻不同浓度的盐溶液中贝壳释放碱度的关系

在同一时刻，碱度随盐度变化趋势如图1所示。在0-24h整体趋势均为盐度由5‰升至25‰，贝壳释放碱度随盐分增大而减小，当盐度为30‰时，水样中碱度突然增大，盐度增大至35‰时，碱度略微升高（除2h时刻）。当盐度升高至30‰和35‰时，碱度释放量突然增大较盐度25‰相比，增加了86.3%，随盐分升至35‰时，碱度释放量在2h时刻略有减小，而其余时刻均有所增大，同理可由盐效应来解释，即在不同盐度的范围内，盐效应产生不同的影响。而且，盐度30‰碱度释放量较盐度5‰相比，碱度释放量增大了12.7%。故如将此结论应用于实际生活中，当需要得到相对大的碱度（小于223mg/L）时，可选择使用盐度为5‰，既经济又有效；当需要得到较大的碱度（223～239.2mg/L）时，可选择使用盐度为30‰。

图1 碱度随盐度的变化

2.2 不同盐分下贝壳碱度释放速率

如图2所示表示7组盐度碱度释放速率可知，盐分为5‰时，碱度释放速率由初始时刻至6h减小了49.4%，之后至24h，速率逐渐增大了44.3%。盐分为10‰时，碱度释放速率由初始时刻至10h减小了32.8%，反应至24h，速率增大了6.6%。故盐分为5‰和10‰时，速率均先减小后增大，可用缓释理论解释。当盐度较小（盐度小于10‰）时碱度释放作用前期较为缓慢，后期稳定持久，具有缓释效应。

随后，当盐度达到15‰时，当反应进行了6h和8h碱度释放速率反常，较4h增大了36.4%；盐度为20‰时，碱度释放速率由初始时刻减小至4h，随后6h时刻速率反常增加了4.17‰较4h相比，随后碱度释放速率依次减小。当盐度为25‰时，速率变化趋势与盐度20‰一致，6h时刻速率较4h相比增大了139.3‰。故当盐度为15‰～25‰范围内，当反应进行了6h时，此时为pH达到最大值的时刻。该种现象可用盐溶效应解释，盐分促使碳酸钙解离，氢离子浓度降低，致使pH升高，同时碱度释放速度加快，导致6h速率反常增大。

图2 碱度释放速率随时间的变化

2.3 三种碱度之间的关系（总碱度=碳酸碱度+重碳酸碱度）

图3可知三种碱度之间的关系，即总碱度=重碳酸碱度+碳酸碱度。在盐度5‰至35‰情况下，贝壳释放的总碱度是逐渐增加的，碳酸碱度均是先增大后减小的趋势。以盐度35‰为例，如图3所示。

图3 盐度35‰碳酸碱度与重碳酸碱度随时间的变化

图3中，当盐度为35‰时从2h后开始产生碳酸根碱度，至12h后消失。而且，很明显看出碳酸碱度先增大后减小，这是由于初始时NaCl的盐溶效应加速碳酸钙的溶解作用，即CaCO3DCa2++CO32-，促使反应向右进行，碳酸根离子增多，即碳酸碱度增大，而随反应进行，盐溶效应随之减弱，溶解产生的CO3

2与溶液中H+反应，碳酸碱度随之减小。

3 结语

本研究课题采用静态批实验，在温度25℃的条件下，分别研究盐度为5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰的水样在24h内对贝壳释放碱度的影响。其结果如下：

（1）在盐度为5‰～35‰的7组水样中，贝壳释放碱度随时间的增加而增加，呈线性关系；

（2）在盐度为5‰～25‰的5组水样中，贝壳释放碱度随盐度增大而减少，当盐度为30‰和35‰时，贝壳释放碱度迅速增加，且随盐度增大而增加，盐度为30‰贝壳释放的碱度比盐度5‰增加了3.06%；

（3）在7组盐度梯度中，反应初始时刻和反应24时刻（盐度25‰除外）均未产生碳酸碱度，而均产生重碳酸碱度。

[1] 仝武刚，等.高浓度氨氮废水的处理现状与发展.工业水处理，2002，22（9）：9-11.

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

[3] 张子健，等.利用碱度控制SBR中短程硝化反应的进程. 清华大学学报，2008，48（9）：95-98.

[4] 雷衍之，等.水产养殖学专业实验实习教材.化学实验，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

赵婉余（1994— ），女，汉族，黑龙江双鸭山人，研究生在读；研究方向：环境科学与工程。