硫酸根自由基降解饮用水中典型嗅味物质2-MIB的效能及机制研究

发布时间：2017-08-18 03:14

  本文关键词：硫酸根自由基降解饮用水中典型嗅味物质2-MIB的效能及机制研究

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【摘要】：近年来,随着工农业的不断发展,水体污染现象越来越严重,同时也导致了水体富营养化等问题。富营养化不仅导致藻类大量繁殖,破坏水中的生态环境,而且会释放出大量的嗅味物质,造成大面积嗅味污染事件,给饮用水供水安全带来了严重隐患。二甲基异莰醇(2-MIB)是水源中最常见、影响最广的嗅味物质,常规水处理工艺较难将其有效去除。过硫酸盐活化氧化技术作为一种新型高效的高级氧化技术,近年得到了广泛关注和研究。本文利用全自动顶空固相微萃取装置,结合气相色谱质谱联用仪,建立了水体中典型嗅味物质2-MIB的检测方法,可以快速、高效灵敏地检测水中痕量浓度的2-MIB。本文研究了热活化过硫酸盐(PS)降解2-MIB的机理和降解动力学,以及反应温度、PS初始浓度、2-MIB初始浓度、p H、水中共存阴离子对反应的影响。结果表明,热活化PS系统对2-MIB具有很好的去除效果,2-MIB的降解符合拟一级反应动力学,和阿伦尼乌斯方程理论。PS初始浓度和2-MIB初始浓度对反应速率均有很大的影响。随着PS浓度的增加,反应速率增加。2-MIB初始浓度越大,反应速率越慢。水中共存阴离子对热活化PS系统影响明显,在添加相同摩尔浓度条件下热活化PS降解2-MIB的影响大小遵循如下规律:CO32-HCO3-Cl-。本文还研究了亚铁离子活化PS(Fe2+/PS)系统降解2-MIB的机理和降解动力学,以及反应温度、Fe2+、PS浓度、Fe2+与PS的摩尔比例、柠檬酸浓度、p H等对反应的影响。结果表明,Fe2+/PS系统在常温下就可以对2-MIB起到很好的降解效果。同时,Fe2+/PS降解2-MIB分为两个过程,前5min为快速阶段,5min后为慢速反应阶段,慢速反应阶段符合一级反应动力学模型。在Fe2+:PS=1:1时,系统对2-MIB的降解最为经济有效。不同p H的降解效率从高到低依次为酸性、中性和碱性。当向体系中加入适量的柠檬酸时,能够提高2-MIB的降解率。随着加入的柠檬酸的浓度增加,去除效果反而降低。研究还考察了不同浓度的Fe2+/PS灭活产嗅假鱼腥藻过程中,藻细胞光合作用活性,以及产嗅假鱼腥藻总2-MIB和胞外2-MIB的变化规律。结果发现,等摩尔比的PS/Fe2+在浓度为0.5到5m M时+能在5min使产嗅假鱼腥藻丧失光合作用活性,在Fe2+/PS浓度为0.5m M和1m M条件下,由于藻细胞的破裂,胞外2-MIB浓度先升高后被逐渐降低;在5m M的Fe2+/PS的体系内,由于高浓度的SO4-?对2-MIB降解速度更快,因而胞外的2-MIB没有明显的升高阶段。用不同浓度的Fe2+/PS处理实际水体时发现,0.5m M的Fe2+/PS处理效果最佳,2-MIB去除率可达到89.68%,浊度可以低至0.5NTU,同时TOC的含量也下降了39%。
【关键词】：嗅味物质 二甲基异莰醇 过硫酸盐 硫酸根自由基 反应动力学 降解机制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 水中嗅味物质的种类，，来源及分析评价方法9-16
• 1.2.1 水中嗅味物质的种类10-12
• 1.2.2 水中嗅味的来源12
• 1.2.3 嗅味物质的分析及评价方法12-16
• 1.3 水中嗅味的去除方法16-20
• 1.3.1 曝气、混凝、沉淀、砂滤等传统水处理工艺16-17
• 1.3.2 化学氧化工艺17-18
• 1.3.3 吸附处理工艺18-19
• 1.3.4 生物处理19-20
• 1.3.5 其它方法20
• 1.4 硫酸根自由基去除有机污染物技术20-23
• 1.4.1 热活化PS21
• 1.4.2 过渡金属离子、金属氧化物活化PS21-22
• 1.4.3 紫外活化PS22-23
• 1.4.4 零价铁活化PS23
• 1.5 研究目的与内容23-25
• 1.5.1 研究目的与意义23
• 1.5.2 研究内容23-24
• 1.5.3 技术路线24-25
• 2 实验材料、仪器及方法25-35
• 2.1 实验试剂及材料25-26
• 2.1.1 主要试剂25
• 2.1.2 藻种的培养25-26
• 2.1.3 过硫酸盐的选择26
• 2.1.4 其他试剂及材料26
• 2.2 实验设备及装置26-28
• 2.3 分析方法与检测仪器28-35
• 2.3.1 2-MIB分析检测方法28-30
• 2.3.2 藻细胞光合活性和叶绿素分析检测方法30-31
• 2.3.3 过硫酸盐浓度测定31-32
• 2.3.4 亚铁离子浓度的测定32-33
• 2.3.5 其他检测仪器33-35
• 3 热活化过硫酸盐对 2-MIB降解效果及机理研究35-49
• 3.1 热活化PS降解 2-MIB的机理及反应动力学35-36
• 3.2 反应温度对热活化PS降解 2-MIB效果的影响36-38
• 3.3 PS投加量对热活化PS降解 2-MIB效果的影响38-40
• 3.4 2MIB初始浓度对热活化PS降解 2-MIB效果的影响40-42
• 3.5 不同PH对热活化PS降解 2-MIB效果的影响42-44
• 3.6 水中共存阴离子对热活化PS降解 2-MIB效果的影响44-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 亚铁离子活化过硫酸盐对 2-MIB降解效果及研究机理49-57
• 4.1 Fe~(2+)/PS降解 2-MIB的机理及反应动力学49-51
• 4.2 Fe~(2+)浓度对Fe~(2+)/PS降解 2-MIB效果的影响51-52
• 4.3 PS投加量对Fe~(2+)/PS降解 2-MIB效果的影响52-53
• 4.4 等摩尔比的Fe~(2+)和PS浓度对Fe~(2+)/PS降解 2-MIB的效果影响53-54
• 4.5 不同PH对Fe~(2+)/PS降解 2-MIB效果的影响54-55
• 4.6 柠檬酸浓度对Fe~(2+)/PS降解 2-MIB效果的影响55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 5 Fe~(2+)/PS对产嗅假鱼腥藻及实际水体中 2-MIB的去除研究57-65
• 5.1 不同浓度的Fe~(2+)/PS系统对产嗅假鱼腥藻灭活过程中 2-MIB降解和释放效果的影响57-61
• 5.2 不同浓度的Fe~(2+)/PS系统对含 2-MIB的实际水体的处理效果61-63
• 5.2.1 不同浓度的Fe~(2+)/PS系统对实际水体 2-MIB去除效果的影响61-62
• 5.2.2 不同浓度的Fe~(2+)/PS系统对实际水体浊度和TOC去除效果的影响62-63
• 5.3 本章小结63-65
• 6 结论与建议65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 建议与展望66-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-77
• 附录77
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录:77

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本文编号：692408