饮用水中消毒副产物二溴乙腈的控制技术研究

发布时间：2020-07-27 17:20

【摘要】：饮用水在消毒的过程中常常加入液氯,水中天然有机物和液氯会发生反应生成多种对人体有害的消毒副产物,对人类的健康造成了极大的威胁,因此研究如何去除饮用水中的消毒副产物已成为水处理领域的热点。本试验采用液液萃取(LLE)-气相色谱仪(GC)的方法,以甲基叔丁基醚为萃取剂,1,2-二溴丙烷为内标物,建立了二溴乙腈(DBAN)的检测分析方法。分别讨论了改性活性炭吸附,紫外光降解和高铁酸钾(K_2FeO_4)氧化技术对目标物在不同影响因素下的去除效果和反应机理。试验中,DBAN的加标回收率在95.6%~101.1%之间,相对标准偏差(RSD)在2.34~3.14%之间,检测限为1.01~3.74μg/L,表明本试验的精密性和准确性较高。研究表明:改性活性炭与未改性的颗粒活性炭(GAC)相比,经过NaOH改性后(记为NaOH-GAC),比未改性之前的比表面积增加了34.6%。对于初始浓度为40μg/L的DBAN溶液,当GAC和NaOH-GAC的投加量均为0.7 g/L时,NaOH-GAC和GAC对DBAN的吸附去除率分别为82.89%、57.07%,改性后的吸附效果有明显提高。NaOH-GAC炭吸附去除DBAN的过程可以划分为三个时段:快速吸附时段(0~90 min)、慢速吸附时段(90~210 min)和动态平衡时段(210~240 min)。随着NaOH-GAC投加量、pH值和温度的增加,DBAN的去除率提高。随着初始浓度的增加,NaOH-GAC对DBAN的吸附去除率呈先上升后下降的趋势,用Freundlich吸附等温线方程拟合NaOH-GAC对DBAN的吸附过程效果良好,拟合结果表明,吸附的反应过程符合准二级吸附动力学方程。在紫外光(UV)去除DBAN的过程中,随着紫外光强度的增加,去除效果提高,紫外光强度越大,其具有的光子越多,DBAN的去除率提高。随着DBAN初始浓度的增加,去除率提高。随着pH增加,DBAN去除率有所提高,碱性环境有助于提高光解早期的反应速率和水解反应速率。温度对DBAN的去除率影响较小。UV技术去除饮用水中DBAN的规律符合一级反应动力学。高铁酸钾对DBAN的去除率随反应时间的增加而逐渐提高,反应30 min时的去除量已基本饱和,去除率基本稳定不变。DBAN的去除率随高铁酸钾投加量的增加而逐渐提高。温度的升高可以在一定程度上促进高铁酸钾对DBAN的去除能力,但促进作用有限,DBAN的去除率增加不大。pH对高铁酸钾的去除效果有较大的影响,酸性、碱性过强都不利于高铁酸钾对DBAN的去除,而在pH为6时的去除效果最佳。高铁酸钾降解DBAN的反应符合一级反应动力学规律。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2
【图文】：

试验装置图,紫外,试验装置,溶液

10、20、30 ℃，转速为 110 r/min，每隔 30 min 取样分测溶液中剩余的 DBAN 浓度，考察 NaOH-GAC 吸附变化情况。 pH 值的影响N 溶液浓度为 40 μg/L，向 250 mL 的锥形瓶中分别加制 GAC-NaOH 的浓度为 0.7 g/L，改变溶液 pH 值分别 ℃，置于转速为 130 r/min 的摇床中摇晃，每隔 30 mi止，检测溶液中剩余的 DBAN 浓度，考察 GAC-NaOH的变化情况。解二溴乙腈的试验方法制作紫外降解 DBAN 的装置，该装置的组成部分大以及排空阀等。购买的紫外光灯经过紫外强度计测定/cm2)、20 W(75 μw/cm2)、40 W(117 μw/cm2)。溶液倒入玻璃桶内，然后将紫外光灯置于容器内部，射后，利用紫外光能量去除 DBAN。

曲线图,曲线图,二溴丙烷,检测器

检测（2 h 之内）。析条件）色谱条件：采用不分流进样，检测器为 ECD 检测器，色谱柱型号0.25 mm×0.25 μm）毛细管色谱柱，载气为高纯氮气。进样口和 110 ℃、250 ℃，流量控制方式为线速度控制，延迟时间设定为 109.2 kPa，进样量为 2 μL。）程序升温条件：柱箱初始温度设定为 35 ℃，保持 10 分钟；之后以高至 70 ℃，保持 1 分钟。作曲线绘制10 μg/mL 的 DBAN 储备液，去离子水分别稀释成浓度为 10、20、0 μg/L 的混标溶液，用气相色谱仪分别对上述不同质量浓度标准以此绘制成的 DBAN 和 1,2-二溴丙烷浓度比—峰面积比的标准0274x-0.00429，其中 a=-0.00429，b=0.0274，得到标准曲线的 R2=的线性关系，见图 2-2。

扫描图,扫描图,控制浓度,去除率

29GAC NaOH-GAC图3-2 改性前后GAC和NaOH-GAC的SEM扫描图Figure 3-2.SEM scan of GAC and modified activated carbon before and aftermodification3.2 反应时间对吸附效果的影响向浓度为 40 μg/L 的 DBAN 中加入 GAC 和 NaOH-GAC，控制浓度为 0.7 g/L，pH=7，反应温度为 20 ℃，反应 4 h 后结果如图 3-3。图3-3 反应时间对吸附DBAN效果的影响Figure 3-3. Effect of reaction time on the adsorption of DBAN由图 3-3 可知，反应 4 h 后，NaOH-GAC 和 GAC 对 DBAN 的去除率分别为82.89%和 57.07%，改性后的去除率是未改性之前的 1.45 倍。原因是改性后的 GAC比表面积增大

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