Question

【题目】传统的生物脱氮主要包括有氧条件下的硝化反应过程和缺氧环境下的反硝化反应过程，其工艺如下图所示。硝化过程中，先后被氧化为和。硝化过程中会使溶液酸度提高，需要加入NaHCO3进行中和；反硝化反应过程中，加入碳源(甲醇等有机物)将硝化反应中生成的和还原为N2，如：5CH3OH +6= 3N2↑+5CO2+7H2O+6OH-

(1)请写出硝化生成的离子方程式：________。

(2)若1mol继续被氧化为，需消耗O2____L。(标准状况)

(3)现在很多国家采用半硝化工艺(ANAMMOX) ，工作原理如下图所示：

①写出厌氧氨氧化时与发生反应的离子方程式______。

②若采用该方法，请判断是否需要加入碳源(甲醇)，并简述理由______。

(4)研究发现，脱氮工艺常会产生一种温室气体N2O，目前普遍认为形成于硝化阶段，则生成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，因为和正好反应完全生成N2 O2不足，未被完全氧化为NO2，N元素被氧化为N2O

【解析】

(1)硝化反应在有氧条件发生，所以氧气作为氧化剂将氧化成，氧气被还原为-2价，则一个氧气得到4个电子，→，N元素化合价升高6价，所以氧气和铵根的系数比为3:2，再结合元素守恒可得离子方程式为2+3O2=2+2H2O+4H+，若考虑到加入碳酸氢钠中和的过程，也可以写成2+4+3O2=2+ 6H2O + 4CO2↑；

(2)被氧化成化合价升高2价，则1mol失去2mol电子，根据电子守恒可知需要0.5molO2来得到这些电子，0.5molO2在标况下的体积为11.2L；

(3)①据图可知和按照1:1的比例反应生成氮气，离子方程式为+=N2↑+2H2O；

②因为和正好反应完全生成N2，所以不需要另外的还原剂；

(4)O2不足，未被完全氧化为NO2，N元素被氧化为N2O。