基于文献计量的氨氮有机废水处理研究发展趋势分析.pdf

第31卷第2期2023年4月呼伦贝尔学院学报Journal of Huhmbuir UniversityNo.2 Vol.31Published in Apr.2023基于文献计量的氨氮有机废水 处理研究发展趋势分析白春英齐霞刘瑞华（呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔021008）摘 要:为了解氨氮有机废水处理研究发展趋势,本文对知网中2012-2021年有关氨氮有机 废水治理研究的678份丈献进行了统计分析。利用Cite Space的关键词分析、关键词聚类、突现次 分析等对有关氨氮有机废水处理从研究热点分析和研究趋势分析等方面进行了系统的研究，结论 有:我国氨氮废水处理领域的研究学者较多，但比较零散，且未形成核心的作者群体;研究者合作的 频率较大,且以机构内部合作现象更为普遍;氨氮废水处理餡研究涉及到了多个领域和范围，有21 个研究热点，涉及到沸石、吹脱、脱氮，反渗透、折点氯化等。反映了氨氮废水处理的研究已经从整 体把握到深入个体层面，且研究与时俱进,主题逐渐多元化。关键词:氨氮;有机废水处理;文献计量中图分类号:0661 文献标识码:A 文章编号:1009-4601（2023）02-0096-06不同的氨氮来源，使得氨氮废水的组成十分 复杂，单纯的分离难以满足要求。因此,寻找一 种经济、有效的氨氮废水治理途径显得尤为重要。本文选取中国知网CNKI为数据来源渠道，并 采用关键词与领域分类相结合的方式去搜索氨氮 有机废水处理的国内论文,其检索式为;CNKI:关 键词=（氨氮废水），发表时间为2012年1月1 日-2021年12月31日，来源类别中“全部期刊”是被搜索到的720条面板数据的过滤条件。经过 人工筛选出无关的条目后，共有678篇文献本研究 相符合。本文采用文献统计学方法和Cite Space 软件对国内研究成果进行科学统计与分析，并采 用可视化方法获取相关关键词，研究趋势和演化 路径。1发文情况分析（节选）1.1核心作者分析科研工作者可以通过对某一学科或某一领域 的“核心作者”的研究，掌握其最新的学术动态。本项研究共选取文献678篇，共350位作者。按普赖斯定律计算并确定核心作者为发表两篇论 文以上的人。从统计现实来看，平均每人发表论 文数量大于或者等于两篇的研究人员，其发表的 论文共计128篇，只占本次研究所选论文数量的 23.30%，表明我国氨氮废水处理领域的研究学者 比较零散,尚未形成该领域比较核心的作者群体,如表1所示。表1发文量大于2篇的作者统计（部分数据）名字发文量（篇）名字发文量（篇）名字发文量（篇）罗仙平7孙菱翎3陈卫刚3陈云嫩7赵娇娇3舒欣3刘晨名5杨凯旭3章启航3陈秉辉5周娜娜3陶莉3张诺伟5邱延省3符继乐3汪晓军4钟常明3程芳琴3收稿日期：2022-08-26作者简介：白春英（1980-）,女，蒙古族,呼伦贝尔学院化学化工学院，副教授,硕士。研究方向:无机及分析化学。96 续表1名字发文量（篇）名字发文量（篇）名字发文量（篇）刘佛财4赖兰萍3冯俊生3赖祖明4武海霞3陈静3何彩庆4刘晨3陈晓坤3段若愚4熊昌狮3刘有智3林晓3郝兴阁3祁贵生3陈宜滨3李志强3马万征3彭涛3何小军31.2作者合作情况分析研究专家之间的合作趋势一定程度上代表了 学科的进步。利用Cite Space软件对期刊作者进 行合作分析，作者合作图谱如图所示。壬青焦關科咖张宁季宵图1作者合作图谱*T从图1中可以看出,2012-2021年氨氮废水 处理研究群体主要分为以下几类:群体一:罗仙平、张艳、赖华、郭钟群、柴立元;群体二:陈云嫩、朱清江、代振鹏、罗小燕、刘春花、段武林;群体三:朱冬梅、邱延省、方夕辉、朱华磊;群体四:杨晶、王汉青、马建青、季必霄;群体五:王 春英、黄豪文、李志伟;群体六:焦向科、严群、徐 晶、严义云;群体七:何彩庆、刘晨。关于合作群体的性质，笔者查阅相关资料发 现,罗仙平、邱延省、方夕辉、陈云嫩属于同一机 构;朱清江、代振鹏、刘晨、何彩庆等属于同一机 构;其他属于同一网络中的作者是跨机构合作。这一图谱说明氨氮废水处理研究者合作创作 的频率较大,研究者涉及的合作范围较广,但机构 内部合作现象更为普遍,可能是共同参加的内部 学术会议，也可能是机构内部的课题。总之同机 构内部的合作虽然可以促进研究者的交流，但信 息还是较为封闭。所以在未来的发展中，研究者 应该加强跨机构合作,在氨氮废水处理这一领域 的探讨和创新还有待进一步加强。2研究热点分析从关键词共现和关键词聚类可以发现在这一 时期研究者共同感兴趣的主题，而高频关键词往 往被认为是这一研究领域中的一个热点问题。2.1关键词共现通过统计分析文献关键词的词频和内容，能 够描述和确定学者所研究的范围、对象和理论基 础等信息。冋根据原始统计表，使用Cite Space软件统计出 2012-2021年各个关键词出现的频次。在对原关 键词进行归类整理和排除重复数据的基础上，统 计出出现的关键词有349个且频率为1403,频率 分布见表2。表2 2012-2021年我国氨氮废水研究 文献关键词词频分布表频次分组关键词 词量所占比例关键词 词频所占比例10次以下33295.13%62345.00%11-20 次113.15%14310.20%21-30 次30.86%755.36%31-40 次00.00%00.00%41-50 次00.00%00.00%51-60 次10.29%604.29%61-70 次00.00%00.00%71-80 次00.00%00.00%81次以上20.57%49335.15%合计349100%1403100%从表2可以看出，从本研究选取的全部文章 中，332个关键词统计频次在10次以下，占 95.13%，词频在10次以上，占4.87%。统计频次 在20次及以上的关键词仅有6个，总占比不足 2%，但是词频总数为628次，占总量1403次的 44.76%。根据所有文献中关键词的词频分析表 97 明,出现频率超过半数的关键词内容重复率不高,这说明我国氨氮废水处理的研究涉及到了多个领 域和范围。在对678篇文章做进一步规范处理后得到关 键词词频表。文献被引频次高达132次。按照普 莱斯公式高频值为，故高频关键词频率M 9.经过 统计得出21个高频关键词，以下是本文高频关键 词列表，如表3所示,这些高频关键词初步反映了 我国学者近十年在此领域的研究热点。表3我国氨氮废水处理研究文献关键词 词频统计表（词频在10次以上）序号关键词词频1氨氮废水3412氨氮1523吸附604废水处理305光催化236沸石227稀土168吹脱法169废水1610脱氮1511粉煤灰1312动力学1213再生1114磷酸钱镁1115生物脱氮1116改性1117处理1118吹脱10根据高频关键词的出现频率高低对我国氨氮废 水处理研究热点进行分析，发现除了“氨氮废水”，“氨氮”外，最常见的热点为“吸附”，出现频率最高 为60次，远高于其他关键词，接着是“光催化”“沸 石”和“吹脱法”的频次较高,可以看出近十年我氨 氮废水处理研究热点主要集中在这些领域。通过对表1和表2进行综合分析,可以看出这 21个关键词出现的频数占总词频数的55.7%,是 近十年来国内氨氮废水处理研究中的高频关键 词，在某种程度上能够代表当前国内氨氮废水处 理的重点研究方向,但是不难发现，表3的一些关 键词表示的研究主题还可以进一步归类总结，如“废水处理”“处理”“废水”等词组意思重复,进行 合并。本文研究的主题是氨氮废水处理，因此“氨 氮废水”“氨氮”等关键词出现的频率必然最高，可 以视为无效关键词，进行剔除。故本研究后续将 进一步对高频关键词内容进行深入研究。2.2关键词聚类为了深入研究各关键词间的密切程度及相互 联系，有必要对关键词作进一步统计分析。基于关键词共现，运用Cite Space软件对关键 词进行聚类，获得关键词聚类知识信息表。从统 计数据中名称不详，但均值为0.9084。这表明了 该知识图谱模块具有良好的聚类效果和独立性。图中共有9个聚类标签,其名称分别为#0吸附、#1 催化氧化、#2脱氮、#3沸石改性、#4去除率、#5电 化学、#6煤肝石、#7光催化、#8化学沉淀法、#9吹 脱法,整理出各聚类标签中具有代表性的10个的 标识词,如表4所示。表4我国氨氮有机废水处理领域文献的 关键词聚类知识图谱详情表聚类 名称年份标识词02016氨氮;氨氮废水；吸附;废水;粉煤灰12016氨氮;氨氮废水;废水;次氯酸钠;催化氧 化22016脱氮;SBR；短程硝化;反硝化;影响因素32014吸附;沸石;改性42014处理;去除率;稀土废水;稀土52015处理技术;含氮废水;pH值;粒子电极；电化学62013动力学;热力学;煤砰石;吸附性能;改性 沸石72015Tio2；光催化;硅藻土;催化化学;光电催 化82014磷酸钱镁;联碱法;碳化塔;化学沉淀法；清洗水92016预处理;吹脱法;反渗透;氨氮含量;沉淀 法98 在时间分布特征方面,2013年聚类5次,2014 年聚类4次,2015年聚类5次和2016年聚类5次,2017-2021年未形成聚类，表明研究内容比较不 集中且较为分散。根据聚类后信息的整理,2012-2021年间氨氮废水处理的21个关键词（21个研 究热点）可概括为如下主题:预处理方面、催化氧 化方面，包括改性、沉淀处理、脱氮研究、硝化方 面、反硝化方面等。2.3研究热点分析面对水体中的氨氮污染问题，寻找一种经济、有效的治理途径已迫在眉睫。近十年来，国内对 有机氨氮废水的治理措施层出不穷，其中学者们 所提出的各种处理方法对各种氨氮废水的处理都 有很好的效果。比如，物理法中的吸附法，化学法 中的光催化氧化法。近年来，国内外对有机氨氮 污水的治理已成为研究的热点之一。吸附法:吸附法是利用具有比表面积较大的 多孔材料作为吸附剂，在吸附剂表面吸附多种有 机物和离子，实现对废水的净化目前，粉煤灰、活性炭和膨润土是在处理氨氮有机废水的过程中 应用到的最广泛的吸附剂。其中，活性炭使用最 多，效果也最好，而粉煤使用次数较少，虽然成本 低廉，但使用时会产生二次污染，限制了使用。梁 美娜切等人通过对蔗渣的废料进行了实验，结果 表明，利用蔗渣作为一种新型的活性炭，该吸附剂 在400T下可直接碳化，当pH为9.2时，对氨氮的 吸附量最高为10 g/kg,且以40T时为最佳温度，而且具有很好的去除率,可高达70%0 Qian Cheng 等采用改性粉煤灰去替代沸石,从而对沼渣进 行氨氮的处理，结果表明改性粉煤灰添加量为1.3 g时、起始为pH 5 7时、吸附时间为20min时的 最佳工艺条件。光催化氧化法:光催化氧化法是目前被广泛 应用的新型氧化法之一，这种方法是通过向反应 溶液中加入半导体光催化剂，而且要在可见光和 紫外线的作用下进行氧化处理，从而与污染物进 行氧化还原反应,从而得到诸如CO2这样的无机 小分子。本方法应用范围广，氨氮去除效果好，无 二次污染，氤化物和细菌去除效果好。王理明 等何在水产养殖污水中应用了光催化脱氮试验。这一结论与Altomare等何的结论相似；Shibuya 等M等经试验研究了 Pt-TiO2光催化氧化氨氮 废水在氧气中的效果,结果表明:在氧气中光催化 氧化氨氮废水,pH值对于氧化率及产品选择性影 响较大,pH值为10时对于氮气具有很高的选择 性,而对于高浓度氨氮废水具有最好的处理效果;张梦媚等少用TiO?/生物碳复合材料处理低浓度 氨氮废水,改善了 TiO2易团聚、分散性较差的缺 点,提高了光催化效率。3研究前沿分析3.1突现词分析关键词突现则是针对某一特定研究领域而言 的，通过计算关键词突现率来确定该领域中出现 频率最高的关键词。进而结合相关文献分析对研 究前沿主题,预测该领域未来发展趋势。由于关键词突现与研究前沿之间具有紧密关 系，因此本研究使用Cite Space对678篇氨氮废水 处理研究文献进行关键词突现分析。由图2可以看出，突现强度最强的是“短程硝 化”，突现强度为3.38,突现时间从2019-2020年;突现强度次强的是“改性”，突现强度为2.94,突现 时间从2015-2016年;“稀土废水”的突现强度为 2.41,突现强度第三，突现时间从2013-2015年;“化 学沉淀”“反渗透”分别以2.05,2.01的突现强度分列 第四和第五，前者的突现时间为2012-2012年，后者 的突现时间为2013-2015年。在氨氮废水处理研究发展的初期，“化学沉 淀”一直是学者们关注的焦点,突现强度较强并且 持续时间最长。“吹脱”的概念在2012年被提出，但是直到2014年才成为学者们的关注焦点,且关 注度较强。从图中可以看出，氨氮废水处理研究的很多 关键词出现得比较早，且一直是研究热点，如沸 石、吹脱、脱氮等。反渗透、折点氯化、二氧化钛和 短程硝化等关键词相继出现，从另一方面反映了 氨氮废水处理的研究已经从整体把握到深入个体 层面。同时可以看到，关键词的总体数量也随着 时间变化而稳定增长，表明随着氨氮废水处理研 究的发展和科研学者整体水平的提高，氨氮废水 处理研究与时俱进，主题逐渐多元化。99 Top 25 Keywords with the Strongest Citation BurstKeywords Year Strength Begin化学沉淀20122052012处理20121 942012天然汾石20121 562012水热合成20121452012处理方法20121 36 201220121 162012M上庚水2012241201320122012013折点氟化20121.2201320121 12 201320121 12201320121 95 2014吹貌法20121 63 201420121 122014改性20122 942015tio2201218201620121 232017人ifti石20121 142017改性沸石2012i 362018理肢术20121 112018epc20121022018faiwm 化20123 382019脱氮20121 02 2019二n化钛2012132020亚确化2012112020End 2012-20222013 _2013 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2013 _ _ _ _ _ _ _ _ _2014 _2013 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2016 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2015 一 一_2015-_2015 一 一_2014 _2014 一 一2016 一 一_2019 一 一 _2015 _201d _ _ _2018 _ 一2018 2018 一 一2020 一2019 ”2019 j _2020 _-2022-*“2022 _2022-图2 2012-2021年我国氨氮废水研究 领域文献的关键词突现详情图3.2研究前沿内容分析由于氨氮废水在不同浓度下水质特性不同，必须采用相应的脱氮法处理，脱氮法处理工艺取 决于废水性质，处理效果及经济效益。目前国内 在此方面仍处于探索阶段,需要进一步深入研究。现有脱氮法包括物理化学脱氮法,传统的生物脱 氮法和新型生物脱氮法3种。物化法的优点是操 作方便、工艺流程简单。但始终存在着的问题是 水排放的氨氮含量仍然很高，达不到国家的排放 标准，很容易造成二次污染。而传统的生物法对 处理氨氮有机废水非常有效,处理效果十分稳定,但是处理费用较高、入水水质要求较高是目前阶 段所存在的问题。新型生物脱氮法有一定的优势 在脱氮效率和节能降耗等方面，但是它存在着工 艺复杂和不够成熟等不足。目前国内在氨氮废水处理技术上主要从以下 几方面进行了研究：(1)是解决氨氮废水处理技术 上的方法、工艺及设备；(2)是解决氨氮废水处理 及资源化新工艺、新方法、新装置的关键技术，发 展氨氮废水预处理、废水深度处理及氨化资源化 处理专用化学药剂等技术流程。通过这些措施可 以有效提高我国氨氮废水处理技术水平;在此基 础上,可根据不同地区经济发展水平和环境保护 目标,合理选择氨氮废水处理工艺技术路线,并加 强与其他行业结合应用,达到节能减排目的。另 外,为降低氨氮废水的处理负荷、氨氮废水浓度及 处理费用，需要重视典型氨氮企业的生产用水规 律、节点排污特性、水质与产品品质的耦合规律及 典型氨化工企业的水资源高效利用新工艺，并发 展生活废水的初始处理装置或修建简易处理构筑 物,尽最大努力从源头上减少氨氮废水的排放，从 而达到更高的环境效益。结语近些年来,CNKI数据库中关于我国氨氮废水 处理研究呈波动态势，关于氨氮有机废水处理方 法的文献更加倾向于对环境的保护。研究涉及到 了多个领域和范围,如沸石、吹脱、脱氮，反渗透、折点氯化等。吹脱法技术有其自身的优点和缺点,如:技术 成熟，具有较高的除湿效果和较好的运行性能,但 是能耗较大，塔壁很容易结垢，在低温的环境下效 率会降低。利用化学沉淀法对氨氮废水进行处 理,不仅过程简单，而且效率较高,但需要加入的 量大，所以需要寻找一种价格低廉、而且无污染的 有效助凝剂。在组分相对单一的氨氮废水中，采 用物理、化学方法，采用吹脱法、膜吸附法等方法 较为经济、有效。但污水的组成比较复杂,例如含 油的污染物时，必须进行空气浮选等预处理。针 对废水中氨氮含量较高的,提出了物化法与生化 法相结合的方法，以达到废水的达标排放。针对国内氨氮有机废水的处理方法发展趋 势，建议未来研究和实践应重视以下几点:处理工 艺具经济、稳定、操作简便、能循环再利用氨氮是 今后发展的趋势。鉴于现有各种处理方法所存在 的问题及发展前景,未来氨氮废水处理的研究应 重点关注以下几方面：(1)研发出低成本的沉淀剂，还要注意磷源,镁源研制及回收,合理再利用。(2)改善离子交换材料的吸附性，延长其使用 寿命。100(3)深入研究解决膜处理法的渗透问题和膜 污染问题。(4)深入推广实验研究的工业化的开发与应用。(5)进一步完善现有的处理工艺，耦合多种技 术，从而开发更加高效、稳定、经济的氨氮处理技术。参考文献：1 赖华.离子交换树脂处理中低浓度氨氮废水的研究 D,赣州：江西理工大学,2012.2 张萌萌.基于Cite Space的对外汉语教材研究20年文 献计量分析 D.南京：南京师范大学,2021.3 王斯琪.2000-2014年我国体育旅游文献计量研究 D,北京:北京体育大学,2016.4 梁蓿.煤制氮肥厂废水氨氮预处理及回收研究 D.西 安：西安建筑科技大学,2015.5 姜瑞，曾红云，王强.氨氮废水处理技术研究进展 J.环境科学与管理,2013,38(6):131-134.6 梁美娜，朱义年,刘辉利，等.蔗渣吸附剂的制备及其对氨 氮的吸附研究 J.环境科学与技术,2010,33(6)：93-98.7 QianCheng,Xingyong Liu,Min LL Experimental study of modified coal fly ash adsorption properties on ammonia-nitrogen in biogas slurry A.in:Trans Tech Publications.Advances in environmental technologies,Part 4:Selected,peer reviewed papers from the 2013 2nd International Conference on Energy and Environmental Protection(ICEEP 2013),April 19-21,2013,Guilin,China C,2013.2687-2690.8 王理明，欧耳，郭雅妮，等.筒式光催化反应器降解养殖 废水研究 J.应用化工,2018,47(7)：1441-1443.9 Altomare M,Chiarello G L,Costa A,et al.Photocatalytic abatement of ammonia in nitrogen-containing effluents J.The Chemical Engineering Journal,2012,191(none)：394-401.10 Shibuya,Satoshi,Sekine,Yoshika,Mikami,Ikko.Influence of pH and pH adjustment conditions on photocatalytic oxidation of aqueous ammonia under airflow over Pt-loaded TiO2 J.Applied Catalysis,A.General:An International Journal Devoted to Catalytic Science and Its Applications,2015,496：73-78.11张梦媚，何世颖,唐婉莹，等.TiO/生物炭复合材料处 理低浓度氨氮废水 J.环境科学研究,2017,30(9):1440-1447.Research and Development Trend of Ammonia Nitrogen Organic Wastewater Treatment Based on Literature MetrologyBAI Chun-ying,QI Xia,LIU Rui-hua(Hulunbuir University,Hailar,Inner Mongolia 021008)Abstract:In order to understand the research development trend of ammonia nitrogen organic wastewater treatment,This paper presents a statistical analysis of 678on organic wastewater treatment published in HowNet from 2012 to 2021.Use Cite Space for keyword analysis,Keyword clustering,Analysis of burst times,A systematic study on the treatment of organic wastewater containing ammonia nitrogen was carried out from the aspects of hot spot analysis and trend analysis.There are many researchers in the field of ammonia nitrogen wastewater treatment in our country,but they are scattered and have not formed a core group of authors；The frequency of cooperation among researchers is high,and the phenomenon of inter 一 institutional cooperation is more common；There are 21 research hotspots in the field of ammonia nitrogen wastewater treatment,including Zeolite,stripping,denitrification,reverse osmosis,chlorination and so on.Reflect the ammonia nitrogen wastewater treatment research has been from the overall grasp to in-depth individual level,and research with the times,subject gradually diversified.Key words:ammonia nitrogen；organic wastewater treatment；bibliometrics责任编辑:李海亮101