解析:
废氨水中NH3含量 = 153 mg/L * 600 m^3 = 91800 g
所以NH3物质的量 = 91800 g / 17 g/mol = 5400 mol
反应开始时:O2:N2 = 1:4
反应结束时:O2:N2 = 1:10
反应结束后不含NH3,说明,NH3已全部转化为NO或N2
设参与主反应的NH3物质的量为 x mol,主反应消耗的O2物质的量为 y mol,则参与副反应的NH3物质的量为 5400-x mol,设副反应消耗的O2物质的量为 z mol,生成的N2物质的量为 a mol:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
4 5
x y
解得:y = 5x/4
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4 3 2
5400-x z a
解得:z = 3(5400-x)/4,a = (5400-x)/2
将1L NH3混合10L 空气后通入反应器
所以初始的空气量 = 5400 mol * 10 = 54000 mol(同温同压下,体积比=物质的量比)
所以初始O2量 = 54000 mol * 0.2 = 10800 mol
所以初始N2量 = 54000 mol * 0.8 = 43200 mol
两个反应消耗O2总量 = 5x/4 + 3(5400-x)/4 = (x/2 + 4050)mol
两个反应生成N2总量 =(5400-x)/2 mol
反应结束时:O2:N2 = 1:10
所以有:
[10800 - (x/2 + 4050)] :[43200 +(5400-x)/2 ] = 1:10
解得:x = 43000/9 mol = 4777.78 mol
所以参与主反应的NH3占原料氨的体积百分含量 = 43000/9 mol * 100% / 5400 mol = 88.48 %