O "assassino invisível" na água - nitrogênio amoniacal, poluição invisível e uma solução eficiente de remoção

O nitrogênio amoniacal (NH₃-N) refere-se ao nitrogênio presente na água na forma de amônia livre (NH₃) e íons amônio (NH₄⁺). É uma parte importante do ciclo do nitrogênio em ambientes aquáticos, e suas principais fontes são o metabolismo biológico e processos químicos.

Campos de aplicação e fontes

O nitrogênio amoniacal está amplamente presente em vários campos, como agricultura, indústria e vida diária:
Agricultura:
Aplicação de fertilizantes, emissões da criação de animais (representando mais de 50% das emissões totais) 
Indústria:
Águas residuais industriais de setores como produção de fertilizantes, coque, produtos farmacêuticos, processamento de alimentos e impressão e tingimento têxtil. 
Vida:
A matéria orgânica contendo nitrogênio em esgoto doméstico se decompõe (aproximadamente 10 gramas de nitrogênio amoniacal são produzidos por pessoa por dia) 
Natural: Decomposição de restos biológicos em corpos d'água e liberação de sedimentos

A "dualidade" do nitrogênio amoniacal
Aspectos benéficos:
Fonte nutricional de plantas aquáticas
O nitrogênio amoniacal moderado na aquicultura faz parte do ciclo microbiano
Aspectos prejudiciais:
Consumo de oxigênio dissolvido em corpos d'água:
O processo de oxidação do nitrogênio amoniacal consome uma grande quantidade de oxigênio na água (1 mg de nitrogênio amoniacal requer 4,57 mg de oxigênio para oxidação completa)
Eutrofização do corpo d'água:
Promove a reprodução explosiva de algas, causando "florescências de algas" e "marés vermelhas"
Efeitos tóxicos:
A amônia livre tem efeitos tóxicos diretos em organismos aquáticos (a concentração de envenenamento agudo para peixes é de 0,2 - 2,0 mg/L)
Impacto na segurança do abastecimento de água:
Aumenta a dificuldade do tratamento da água e gera subprodutos nocivos com desinfetantes
Corrosão dos sistemas de rede de distribuição de água: O processo de nitrificação produz substâncias ácidas que corroem os canos de abastecimento de água.

Exceto para resina de nitrogênio amoniacal

Grupo de troca catiônica fortemente ácido (-SO₃⁻): R-SO₃H  +  NH₄⁺   ↔   R-SO₃NH₄  +  H⁺
R-SO₃Na  +  NH₄⁺   ↔   R-SO₃NH₄  +  Na⁺
Tem boa afinidade por íons amônio (NH₄⁺)
Grupo fracamente ácido (-COOH): -COOH + NH₃ → -COO⁻NH₄⁺
Maior seletividade, aplicável dentro de uma faixa de pH específica
Grupos quelantes especiais:
Como éteres coroa e grupos de ácido carboxílico, têm capacidade de reconhecimento específico para íons amônio
Grupos de modificação de zeólita natural: Baixo custo e adequados para a remoção de concentrações médias a baixas de nitrogênio amoniacal.

As vantagens únicas da resina de nitrogênio amoniacal

1. Alta capacidade de troca: até 2,0-3,0 meq/mL, que é mais de 10 vezes maior que a zeólita.
2. Excelente seletividade: o coeficiente de seletividade para NH₄⁺/Na⁺ é de até 10-100.
3. Ampla faixa de aplicação: a faixa de adaptação à temperatura é ampla e mantém alta eficiência na faixa de pH de 3-10.
4. Tratamento profundo: pode reduzir o nitrogênio amoniacal de 10 mg/L para menos de 0,1 mg/L.
5. Início rápido: entra em vigor imediatamente após a operação, sem a necessidade de um longo período de cultivo de várias semanas por meio de métodos biológicos.
6. Regeneração simples: pode ser regenerado usando soluções de ácido clorídrico ou ácido sulfúrico, com operação simples e menos líquido residual. 7. Longa vida útil: Pode durar de 3 a 5 anos em uso normal, com custos operacionais controláveis.

A aplicação de resinas de nitrogênio amoniacal
◆ Tratamento de água potável: Certifique-se de que o nitrogênio amoniacal no efluente seja inferior a 0,5 mg/L para garantir a segurança da água potável
◆ Tratamento de esgoto municipal: Na fase de tratamento avançado, garanta uma descarga estável e em conformidade
◆ Águas residuais industriais: De indústrias como eletrônicos, produtos químicos, produtos farmacêuticos e processamento de alimentos
◆ Aquicultura: Manter baixos níveis de nitrogênio amoniacal no corpo d'água e aumentar a densidade de estocagem ◆ Corpos d'água paisagísticos: Controlar a eutrofização e manter a clareza da água