废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理的方法是先将大多数有机态氮转化为氨态氮,然后通过进一步转化成N2而消除污染。生物除氮工艺有以下几种方法:

【方法一】在氧充足条件下,通过好氧硝化菌的作用,将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮,然后在缺氧条件下,利用反硝化菌,硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气。见图中之①。反应过程为如下(注:有机物以甲醇表示;当废水中有机物不足时,需另外投加有机碳源)。

2+3O22HNO2+2H2O+2H+

2HNO2+O22HNO3

6+2CH3OH6+2CO2+4H2O

6+3CH3OH3N2+3CO2+3H2O+6OH-

【方法二】与方法一相比,差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮。见图中之②。

请回答以下问题:

(1)的空间构型为__________。大气中的氮氧化物的危害有________和________等。

(2)方法一中氨态氮元素1 g转化为硝酸态氮时需氧的质量为__________ g。

(3)从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因:_________________________。

(4)自然界中也存在反硝化作用,使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利,农业上可通过松土作业,以防止反硝化作用。其原因是______________。

(5)荷兰Delft大学Kluyver生物技术实验室试验确认了一种新途径。在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为氧化剂,在自养菌作用下将氨态氮(氨态氮以表示)氧化为氮气(见图中过程③)。其反应离子方程式为___________________________________________________。

绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸亚铁铵〔FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O〕是重要的化学化工试剂。工业上常利用机械加工行业产生的废铁屑为原料制备。

图Ⅰ

图Ⅱ

请回答下列问题:

(1)图Ⅰ用于制备绿矾。其中锥形瓶中盛放的药品或原料是___________,集气瓶的作用是______________;烧杯中主要发生:①CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4

②4CuSO4+PH3+4H2OH3PO4+4H2SO4+4Cu↓,则烧杯中盛放的试剂是___________,其作用是________________________________________________________________。

(2)图Ⅱ用于制备硫酸亚铁铵。在0—60 ℃的温度范围内,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比硫酸铵、硫酸亚铁的溶解度小,冷却混合液至室温便析出硫酸亚铁铵。具体操作:①打开活塞___________,关闭活塞___________,从分液漏斗滴入6 mol·L-1 H2SO4到250 mL锥形瓶,充分反应。②待锥形瓶中的铁屑快反应完时,关闭活塞___________,打开活塞___________。③放置一段时间,试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵。

(3)在制备硫酸亚铁的过程中,理论上控制铁过量或酸过量均有利于防止Fe2+被氧化。设计两个实验:实验一,控制酸过量;实验二,控制铁过量;其余步骤相同,可制得硫酸亚铁铵,并对产品质量进行检测。检测结果如下:

序号

反应物用量

产品质量

1

n(H2SO4)∶n(Fe)>1∶1

介于Ⅰ级—Ⅱ级之间

2

n(H2SO4)∶n(Fe)<1∶1

优于Ⅰ级

已知产品质量标准:Fe3+的质量分数等于0.005%,产品质量定为Ⅰ级;Fe3+的质量分数等于0.01%,产品质量定为Ⅱ级,从实验结果中,可得出制备硫酸亚铁溶液时,反应控制_________过量为最佳。

 0  32554  32562  32568  32572  32578  32580  32584  32590  32592  32598  32604  32608  32610  32614  32620  32622  32628  32632  32634  32638  32640  32644  32646  32648  32649  32650  32652  32653  32654  32656  32658  32662  32664  32668  32670  32674  32680  32682  32688  32692  32694  32698  32704  32710  32712  32718  32722  32724  32730  32734  32740  32748  203614 

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