摘要：随着工业生产的广泛开展，含有大量铵盐的工业废水被肆意排放到水体中，对生态系统和人类健康造成严重危害。基于此，对铵离子检测技术和分析方法进行系统总结，讨论和分析了目前去除氨氮的方法以及去除铵盐的策略，并提出了未来的研究方向：一是要提高铵盐检测分析技术的稳定性和适应性，二是要开发新颖、高效、低成本的去除铵盐的方法，以期为创新工业废水中铵盐的高效处理技术提供参考。

　　关键词：工业废水；氨氮；处理技术；修复方法；分析研究

　　0引言

　　铵态氮（NH4+）是自然界产生的大量工业废水中必不可少的氮（N）形态，其中，含有高浓度的铵态氮。过量排放铵态氮会引起水体富营养化和水生生物毒性，导致水生生物死亡，生态系统崩溃。因此，寻求高效、经济的工业废水除铵方法具有重要意义。

　　由于公众对身体健康日益关注，对铵盐的新型高效去除方法不断增加。已经开发了不同的技术，如吸附法、反渗透（RO）法、化学沉淀法、断点氯化法、紫外/氯工艺、电化学氧化法、光催化法和生物处理法，用于去除氨氮。然而，关于从工业废水中同时去除铵的综述尚未见报道。

　　本研究的主要目的：一是批判性地总结当前铵盐的检测和分析技术的进展；二是全面阐述铵盐去除方法的最新进展；三是系统地总结和讨论铵盐去除的创新和高效策略的应用；四是提出本课题未来的挑战和研究需求。本研究可为开发新型工业废水净化技术奠定坚实的基础。

　　1铵盐检测技术

　　1.1光谱法和荧光法

　　要了解铵态氮在排除过程中的转化，灵敏、经济的分析技术是先决条件，可以采用不同的分析方法（如分光光度法、电化学方法等）测定水溶液中铵离子的浓度。

　　纳氏比色法是一种常用的常规方法学，在该方法中，铵与纳氏试剂反应生成有色络合物。基于Ber-thelot反应的靛酚蓝（IPB）法是另一种铵离子检测技术。在该方法中，铵盐与次氯酸盐反应，然后在碱性介质中与苯酚反应生成IPB。纳氏比色法和IPB法生成的产物可进一步用分光光度法测定铵。尽管这些光学分析技术被频繁使用，但检测过程中的有毒化学试剂和副产物是需要关注的棘手问题。

　　1.2传感器检测法

　　目前，电化学传感器因其操作简便、响应快速以及灵敏度高等优点被广泛用于铵盐分析。电化学传感器方法基于电极表面发生的不同反应，离子选择电极（ISE）法作为一种常用的电化学传感器，可以实现水体中氨氮的原位检测。ISE法对铵盐有特异性响应，产生的电位差由高阻抗电压表确认。根据能斯特方程，可以计算出中铵态氮的浓度。为了进一步提高灵敏度，人们开发了不同的电化学传感器。马文俊等人制备了碳纳米管传感器，显示出10 nm的检测限。虽然电化学传感器具有较高的准确性，但受干扰离子（如钠离子、钾离子）的影响较大，因此，这些方法可能不适用于实际废水中氨氮的检测。

　　生物传感器由于具有高选择性、高灵敏度和高稳定性，近年来，被广泛应用于铵离子的检测中。酶、抗体、DNA、微生物和细胞等均可作为生物识别元件。分析物与这些生物识别元件接触，并将形成的信息转化为电信号，然后将电子传递给工作电极。崔根源等将丙氨酸脱氢酶（AlaDH）酶与功能化的多壁碳纳米管（CNTs）固定在碳电极上，构建了生物传感器，其工作范围为0.05～500 mm。生物传感器在低浓度和高浓度水平下都能保持对铵离子检测的有效性和选择性，是一种很有前途的分析方法。

　　2铵的去除方法

　　2.1化学沉淀法

　　化学沉淀法是常用的去铵方法之一，在该方法中，镁盐和磷酸盐被加入到反应基质中，生成磷酸铵镁（MAP）。该化学反应的机理如式（1）所示：

　　Mg2++NH4++PO43-+6H2OMgNH4PO4·6H2O↓.（1）

　　MAP为白色结晶状物质，易与水相分离。MAP又称鸟粪石，已被确定为一种有价值的肥料。在化学沉淀法中，许多因素，如pH值、温度、铵浓度和摩尔比等，都会对MAP沉淀产生很大的影响。研究发现，当n（Mg2+）∶n（NH4+）∶n（PO43-）=1.15∶1∶1时，可有效去除氨氮。化学沉淀法仍有一定的不足，如消耗化学药品、生成大量沉淀、生成的沉淀难以用经济有效的方法回收等。

　　2.2空气吹脱法（气提法）

　　吹脱是一种有效的高浓度（＞3 000 mg/L）除铵技术，该技术去除氨氮的机理如式（2）所示：

　　NH4++OH-<NH3↑+H2O.（2）

　　在此过程中，在高温（＞95℃)和高反应pH（10.8~11.5）条件下，氨可以在气流中转化为NH3。虽然吹脱是一种有效的方法，但如果处理不当，NH3的产生和释放可能会导致严重的空气污染。此外，大量的pH调节试剂和较高的能耗影响了吹脱法去除氨氮的潜力。电动力学技术可以在不添加化学药剂的情况下原位控制pH值，因此，将电动力学与气提法相结合，将是一种很有前途的除铵技术。

　　2.3膜分离法

　　反渗透（RO）技术是一种广泛应用于废水处理的膜技术，是传统的除铵方法。邓文等采用反渗透技术去除矿井水中的氨氮，发现氨氮去除率达到82％。王宗丽等将移动床陶瓷膜生物反应器（MBCMBR）和反渗透（RO）技术集成，用于去除城市污水中的氨氮。结果表明，该工艺对总氮的去除率达96.7％以上。虽然RO技术易于操作，但在此过程中产生的RO浓水应谨慎处理，且膜应定期清洗。

　　与反渗透（RO）技术相比，正渗透（FO）技术基于渗透的自然现象，表现出低膜污染潜力、高性价比和高选择性等优点。研究表明，用于铵处理的超选择性胺功能化渗透膜，在生活污水中氨氮的截留率高达94.83％。

　　2.4吸附法

　　吸附法具有高效、易操作、经济等优点，是去除废水中氨氮的有效方法。一般而言，吸附去除性能取决于吸附剂的特性。迄今为止，各种天然和人工合成的吸附剂已被应用于除铵，沸石因具有较高的阳离子交换能力而被广泛用于去除废水中的铵。

　　膨润土是一种常用的去除废水中氨氮的吸附剂。姜璐莎等利用提纯的钙基膨润土（MB）合成了一种新型的改性无机膨润土（Mg/Al），MB对铵的吸附量为46.904 mg/g。张璐等研究了铝交联和单宁双改性膨润土（Al-Tan-Bent）去除氨氮，发现可以去除75％以上的铵。

　　碳质材料，包括碳纳米管、石墨、活性炭和生物炭等，也被证明是去除废水中各种污染物的有效吸附剂。碳质材料具有环保、稳定、高效和多功能等优点，成为铵吸附去除课题的研究热点。

　　3结论与展望

　　3.1结论

　　铵盐是工业废水中的典型污染物，引起了全世界的关注。过量的铵会导致水体富营养化和水华的发生，这将对生态系统和人类健康造成严重的危害。为了监测这些污染物在自然环境中的浓度，并了解它们在消除过程中的变化，开发出了多种分析技术。

　　铵离子的检测技术包括光谱法（如纳氏比色法方法和IPB方法）、荧光法、电化学传感器法和生物传感器法等。主要的去除氨氮方法包括化学沉淀法、吹脱法、RO法、FO法和吸附法等。研究发现，生物处理工艺具有经济、环保等优点，是一种很有前途的处理技术，但同时存在效率低、操作复杂的和需要添加有机物等缺点。

　　3.2展望

　　针对工业废水处理的研究已经取得了一定的进展，今后，需要在以下几个方面给予更多关注：

　　1）灵敏、快速、经济、易操作、稳健的分析技术是修复受铵盐污染的工业废水的先决条件，应改进用于铵分析的光谱法和荧光法，以解决处理时需要使用毒性化学试剂并产生有害副产物等棘手问题。由于仪器昂贵，且要对样品进行复杂的预处理，使色谱与质谱联用分析抗生素的方法受到限制。传感器在铵盐检测方面具有良好的应用前景，应进一步优化，提高其稳定性和适应性，以满足实际废水样品分析的要求。

　　2）吸附法是一种经济有效、易于操作，可同时去除氨氮的方法。据报道，已有多种新型吸附剂可去除这些污染物。未来，还需要通过使用真实废水的固定床柱实验来评估吸附剂的适用性，开发具有高效、环境友好等优点的新型吸附剂。

　　3）实际废水中通常含有各种铵盐等有机和无机污染物，与模拟废水相比，修复性能可能会受到很大的抑制。因此，需要开展更多的中试和大规模研究工作，创新工业废水修复技术，最终实现大规模的实际应用。

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