二级处理水中亚硝胺类消毒副产物的分布及臭氧化特性研究

发布时间：2020-07-18 04:04

【摘要】：二级处理水在深度处理再生利用过程中,消毒工艺有着至关重要的作用,但近些年研究发现,消毒过程中产生的亚硝胺类消毒副产物,相比卤代消毒副产物(如卤乙酸等),其致癌特性会使人类健康面临更大的威胁。对此,论文建立了水中亚硝胺类消毒副产物的测定方法,分析了水中亚硝胺类消毒副产物的分布特征,并探讨了臭氧化作用对其处理特性,为水中亚硝胺类消毒副产物的控制提供理论依据。通过实验探究及对比分析,建立了最优化的亚硝胺类消毒副产物测定方法,经分析评价,7种亚硝胺类消毒副产物的检测范围为5-300μg/L(r~2=0.996-0.999),样品回收率为56.9-94.1%。用此方法分析了二级处理水中亚硝胺类消毒副产物的分布特性,共检测出7种亚硝胺类物质,分别为N-亚硝基二甲胺(NDMA)、亚硝基甲乙胺(NMEA)、N-亚硝基二乙胺(NDEA)、N-亚硝基吡咯烷(NPYR)、N-亚硝基哌啶(NDIP)、N-亚硝基二正丁胺(NDBA)和N-亚硝基二正丙胺(NDPA),在二级处理水中其浓度由大到小依次为:NPYR、NDIP、NDBA、NDMA、NMEA、NDPA和NDEA,均值分别为250ng/L、45.96ng/L、31.17ng/L、28ng/L、4.92ng/L、4.71ng/L和2.15ng/L。二级处理水中亚硝胺的臭氧化特性分析表明,亚硝胺类物质含量随臭氧投加量的提高而增大,特别是NPYR、NDIP、NDBA和NDMA这4种物质,但同时其生成势却随之降低,且生成势降低量明显高于其自身的增加量。由此可得,臭氧化对亚硝胺生成势的降低作用更为显著,即可以减少后续深度处理工艺及消毒过程中该类物质的生成,有利于保障再生水的水质安全。基于臭氧化导致水体中亚硝胺类物质浓度有所上升的实验结果,以NDMA为例,选取了甲醛二甲基腙(FDH)、丁酰肼(DMZ)、1,1-二甲基氨基脲(DMSC)以及丙酮二甲腙(ADMH)4种物质作为NDMA前体物的代表,探究了臭氧与前体物反应过程中的作用规律、影响因素以及反应的主要氧化剂,以期通过控制反应条件减少亚硝胺类物质的生成。实验结论表明,底物初始浓度、pH及臭氧浓度均对前体物向亚硝胺类消毒副产物的转化有一定的影响,当臭氧浓度为0.5mM、底物初始浓度C_0=20μM,pH=7时,4种前体物生成NDMA的产率最大,分别为69.6%、63.1%、92.7%和64.2%;当臭氧浓度为0.25mM、底物初始浓度C_0=100μM,pH=3.8时,NDMA的产率最小,分别为6.6%、11.2%、10.7%和18.2%;对于作用机理的初步探讨可在中性环境下,认为O_3和·OH都参与了反应,但主要氧化剂是O_3。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

途径,膜工艺,亚硝胺,前体

图 1.2 DMS 转化为 NDMA的两种途径（“─”为途径 1[49]，“----”为途径 2[47]，A-H 为中间产物）1.2.5 亚硝胺的控制去除方法1.2.5.1 膜处理法纳滤可以较好的去除氮类消毒副产物，对于 NDMA 总前体去除效率57-83％。但实际水中存在的背景 Ca2+，pH 和离子强度等，这些浓度的变化膜表面电荷及孔径等的变化，还会影响前体物的性质[56]。Farré et al 等人[57]用 TFC-HR 膜去除超过 98.5％的 NDMA 前体，微滤（MF）膜工艺、超滤（膜工艺同样也可以去除亚硝胺的部分前体物质。而对于反渗透（RO）膜，NDMA 生成势的去除率大于 97％[58]，但是这个工艺对小分子量、极性、不的 NDMA 去除率较低，如反渗透膜对水溶液中的 NPIP，NMOR 和 NDBA 的去除，然而对 NDMA 和 NDEA 的拦截效果相对较差。Plumlee 等[59]研究

【参考文献】