用硫酸铵或氯化铵替代液氨的应用试验

用硫酸铵或氯化铵替代液氨的应用试验

奚晴蓉

奚晴蓉

上海城投水务（集团）有限公司制水分公司吴淞水厂上海201900

摘要：在自来水生产中使用的液氨钢瓶，有诸多的不安全因素，在当前保安全、促发展的形势下，寻找替代物，废除氨瓶，势在必行。通过本实验的实验数据可见，硫酸铵与氯化铵都可取代液氨进行氯胺消毒，在生产技术上不存在任何问题。投加液氨、氯化铵及硫酸铵，从安全性看，后两者的安全性大大超过前者。如果在水厂推广使用硫酸铵或氯化铵，可替代液氨进行氯胺消毒，降低水厂的安全风险。

关键词：液氨硫酸铵氯化铵安全性

一、现场调查

（一）现有的市属水厂由于出厂输送管网较长，故滤后一般都采用氯胺消毒以保证管网末梢的余氯值。但在自来水生产中使用的液氨钢瓶，有诸多的不安全因素，在当前保安全、促发展的形势下，寻找替代物，废除氨瓶，势在必行。

现从吴淞水厂2007年1月至2009年5月，每月加氨量统计可知，基本加注量在0.35公斤/千吨左右。可见，滤后投加氨的量很少。当1月、2月和3月上旬长江原水氨氮升高，加氨量相对更少。详见下列图表：

产品名称氯化铵硫酸铵液氨

性质无色立方晶体或白色结晶。味咸凉而微苦。相对密度1.527g/cm3。加热至350℃升华。沸点520℃。易溶于水，溶于液氨，微溶于醇，不溶于丙酮和乙醚。加热至100℃时开始显著的挥发，337.8℃时离解为氨和氯化氢，遇冷后又重新化合成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓雾，不易下沉，也极不易再溶解于水。吸湿性小，但在潮湿阴雨天气也能吸潮结块。水溶液呈弱酸性，加热时酸性增强。对黑色金属和其它金属有腐蚀性，特别对铜腐蚀更大，对生铁无腐蚀作用又称硫铵。纯品为无色斜方晶体，易溶于水，不溶于酒精。密度1.769g/cm3。加热280℃时分解失去氨，成为酸式盐。513℃时完全分解为氨和硫酸。工业品为白色或浅灰黄色颗粒。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氨。易潮解。与碱性物质相混合放出氨气，潮湿的硫酸铵对钢铁有腐蚀作用，温度的变化对硫酸铵的溶解度影响不大，本身相对吸湿性较小无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时，在无水乙醇中溶解度10%，在甲醇中溶解度16%，溶于氯仿、乙醚，它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性，0.1N氨水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品，橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性较低；但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸，如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热，混合物可达到沸腾。不能与下列物质共存：乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等

用途主要用于选矿和鞣革，农用肥料。用作染色助剂、电镀浴添加剂、金属焊接助溶剂。也用于镀锡和镀锌、医药、制蜡烛、粘合剂、渗铬、精密铸造和制造干电池和蓄电池及其它铵盐用作食品添加剂，作面团调节剂、酵母养料

饱和溶解度0℃时为294克/升~25℃时为392g/l0℃时为676克/升~25℃时为767g/l

（二）硫酸铵与氯化铵标准比较：

（2）PH值测定结论

从以上测定数据可以看出：随着浓度的逐渐增加PH值逐渐下降，可见随着其浓度的增加，酸性越来越强。

11.溶解度试验：

（1）取氯化铵和硫酸铵各60克，分别溶于200ml1℃的自来水中，配制成浓度为23%水溶液，迅速搅拌后放置冰箱，冰箱温度1℃.

（2）结果：a.硫酸铵：搅拌后迅速溶解，无结晶沉淀。

b.氯化铵：搅拌后部分溶解，有结晶沉淀，放置72小时在1℃冰箱内，沉淀不溶物还是较多，具体见照片（左为硫酸铵溶液，右为氯化铵溶液）。

12.三种物质加入滤后水的PH值试验：

取滤后水1升，加入氨水0.5公斤∕千吨水，氯化铵1.57公斤∕千吨水，硫酸铵1.94公斤∕千吨水，三种加注量分别换算成氨（NH3）为0.5公斤∕千吨水，测得PH值如下：

滤后水PH值=8.14，

加硫酸铵后水样PH值=8.13，

加氯化铵后水样PH值=8.16，

加氨水后水样PH值=8.27，

五、结论

（一）从实验数据可见，硫酸铵与氯化铵都可取代液氨进行氯胺消毒，在生产技术上不存在任何问题。投加液氨、氯化铵及硫酸铵，从安全性看，后两者的安全性大大超过前者。如果在水厂推广使用硫酸铵或氯化铵，可替代液氨进行氯胺消毒，降低水厂的安全风险。

（二）成本比较：

氨：0.35公斤/千吨×4.9元/公斤＝1.715元/千吨水（含运费）

硫酸铵：1.35公斤/千吨×3.2元/公斤＝4.32元/千吨水

氯化铵：1.11公斤/千吨×4.0元/公斤＝4.44元/千吨水

氯化铵成本＞硫酸铵成本＞液氨成本，由此可见，在铵盐加注的成本上，硫酸铵略低于氯化铵。

（三）从理论上讲硫酸铵的溶解度大于氯化铵：氯化铵饱和溶解度0℃时为294克/升~25℃时为392克/升，硫酸铵饱和溶解度0℃时为676克/升~25℃时为767克/升。目前浦东水厂氯化铵的工作浓度为6%，吴淞水厂配制过5%、10%、15%工作浓度的液体，无挥发性气体。

（四）鉴于硫酸铵的溶解度大于氯化铵。因此，在冬季使用硫酸铵比氯化铵方便实用。相对于大水量的水厂来说，比较适宜选用硫酸铵，可适当降低储液池体积。

（五）因硫酸铵溶解度较大，并且不太受温度的影响，饱和溶解度中含氮量相对较高，便于将来上海附近供应厂家提供液体产品。（太仓新星轻工助剂厂正着手准备进行涉水硫酸铵溶液的制备）

参考文献

[1]利用加矾设备添加氯化铵进行氯胺消毒，《城镇供水》，2001年第6期

[2]许保玖，当代给水与废水处理原理讲义，北京：清华大学出版社，1983

[3]许保玖，给水处理理论，北京：中国建筑工业出版社，2000

[4]许建华，杨人隽，王嘉宝，水的特种处理，上海：同济大学出版社，1989

[5]王占生，刘文君，微污染水源饮用水处理[M，北京：中国建筑工业出版社，1999