Question

【題目】傳統(tǒng)的生物脫氮主要包括有氧條件下的硝化反應(yīng)過(guò)程和缺氧環(huán)境下的反硝化反應(yīng)過(guò)程，其工藝如下圖所示。硝化過(guò)程中，先后被氧化為和。硝化過(guò)程中會(huì)使溶液酸度提高，需要加入NaHCO3進(jìn)行中和；反硝化反應(yīng)過(guò)程中，加入碳源(甲醇等有機(jī)物)將硝化反應(yīng)中生成的和還原為N2，如：5CH3OH +6= 3N2↑+5CO2+7H2O+6OH-

(1)請(qǐng)寫出硝化生成的離子方程式：________。

(2)若1mol繼續(xù)被氧化為，需消耗O2____L。(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

(3)現(xiàn)在很多國(guó)家采用半硝化工藝(ANAMMOX) ，工作原理如下圖所示：

①寫出厭氧氨氧化時(shí)與發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______。

②若采用該方法，請(qǐng)判斷是否需要加入碳源(甲醇)，并簡(jiǎn)述理由______。

(4)研究發(fā)現(xiàn)，脫氮工藝常會(huì)產(chǎn)生一種溫室氣體N2O，目前普遍認(rèn)為形成于硝化階段，則生成N2O的可能原因是________。

Answer 1

【答案】2+3O2=2+2H2O+4H+或2+4+3O2=2+ 6H2O + 4CO2↑ 11.2L + =N2↑+2H2O 不需要，因?yàn)?/span>和正好反應(yīng)完全生成N2 O2不足，未被完全氧化為NO2，N元素被氧化為N2O

【解析】

(1)硝化反應(yīng)在有氧條件發(fā)生，所以氧氣作為氧化劑將氧化成，氧氣被還原為-2價(jià)，則一個(gè)氧氣得到4個(gè)電子，→，N元素化合價(jià)升高6價(jià)，所以氧氣和銨根的系數(shù)比為3:2，再結(jié)合元素守恒可得離子方程式為2+3O2=2+2H2O+4H+，若考慮到加入碳酸氫鈉中和的過(guò)程，也可以寫成2+4+3O2=2+ 6H2O + 4CO2↑；

(2)被氧化成化合價(jià)升高2價(jià)，則1mol失去2mol電子，根據(jù)電子守恒可知需要0.5molO2來(lái)得到這些電子，0.5molO2在標(biāo)況下的體積為11.2L；

(3)①據(jù)圖可知和按照1:1的比例反應(yīng)生成氮?dú)�，離子方程式為+=N2↑+2H2O；

②因?yàn)?/span>和正好反應(yīng)完全生成N2，所以不需要另外的還原劑；

(4)O2不足，未被完全氧化為NO2，N元素被氧化為N2O。