我们课题组前期研究发现固体硫酸铵与固体碳酸钙混合,在喷水、搅拌条件下,不断地有刺激性气味的气体放出。本文主要对硫酸铵固体与碳酸钙固体之间的持续反应进行研究,发现通过该反应水体中的氨氮可转化为氨气继续参与地球氮循环,利用该反应去除水体中的氨氮和磷。本研究为天然水体的净化提供了新的思路。具体研究内容如下:1.室温下,在实验室规模上研究了硫酸铵固体与碳酸钙固体之间的持续反应,并探究了不同搅拌速率、不同碳酸钙粒径对反应进行程度的影响。结果表明,生成物为氨气和二氧化碳气体。通过X射线衍射和扫描电镜对固体产物进行观察发现,碳酸钙表面积累的主要产物是棒状硫酸钙。该反应可以持续进行,主要是由于摩擦引起的硫酸钙膜的脱落。在搅拌速率为350 r/min、碳酸钙粒径为1μm<d<5μm时反应转化率最高。2.之前结果表明,硫酸铵与碳酸钙反应可放出氨气,我们将此实验结果用于去除水体中过量氨氮,进行了中试的实验。取长5 m、直径为30 cm的半圆管道,管道中铺砌碳酸钙矿石模拟河道,对大宁县昕水河150 L水样中的氨氮进行了去除实验。结果表明,当水体不断地流经铺满碳酸钙矿石的河道时,水中氨氮含量一周内降低了0.72 mg/L,去除率为11.4%。实验中水体氨氮的去除效果在碳酸钙粒径为2 cm、水流速度较快、水体pH为6时最佳。3.我们将该方法应用于大规模天然水体。在山西临汾浍河东韩段2.8公里的河道进行碳酸钙铺砌,同时建造27000 m~2的人工湿地。分析了2018年7月至2018年12月河道入口和出口、湿地入口和出口的氮磷含量,发现当水流不断的流经碳酸钙矿石铺砌的河道以及人工湿地,氮磷含量均有降低。水体流经河道之后氮磷含量分别降低了0.43mg/L和0.40 mg/L,流经人工湿地之后分别降低了0.13 mg/L和0.08 mg/L,可见与人工湿地相比,天然河道对降低氮磷的效果更为明显。同时,发现该方法可以将水体中的氨氮转化为氨气并且返回陆地,重新参与地球的氮循环过程。