饮用水中消毒副产物二氯乙酰胺的形成机制和控制方法

发布时间：2020-07-01 18:57

【摘要】：氯化消毒是饮用水处理中常用的消毒工艺,可以有效地杀灭细菌和病毒,同时液氯也会与水中的天然有机物(NOM)发生反应,生成对人体健康有致癌、致畸和致突变危害的消毒副产物(DBPs)。因此,对消毒副产物的研究具有十分重要的现实意义。本试验采用液液萃取(LLE)-气相色谱仪(GC)方法,以甲基叔丁基醚为萃取剂,1,2-二溴丙烷为内标物,建立了二氯乙酰胺(DCAcAm)的检测方法,探讨了天冬氨酸氯化生成消毒副产物DCAcAm的形成机制和控制方法。试验中DCAcAm的加标回收率为100.46%~102.20%,相对标准偏差(RSD)为1.25%~2.02%,最小检测限(MDL)小于1.24μg/L,检测方法精确有效。试验结果表明:在DCAcAm的形成试验中,对于浓度为1mmol/L的天冬氨酸溶液,当投氯量为4mmol/L时,随着反应时间的延长,DCAcAm的浓度呈先升高后下降的趋势。pH对DCAcAm的形成过程影响较大,在弱酸性条件下(pH=4~5.5),DCAcAm的生成量随着pH的增大而增大,当pH=5.5~10时,溶液中DCAcAm的生成量逐渐降低。DCAcAm的生成量随投氯量的增加而增大。温度升高有利于DCAcAm的生成。天冬氨酸氯化形成DCAcAm的过程包括取代、脱羧和水解等反应阶段。颗粒活性炭(GAC)经NaOH改性后,改性活性炭比表面积增加了34.08%。对于初始浓度为50μg/L的DCAcAm溶液,当GAC和改性活性炭的投加量均为0.75g/L时,改性活性炭对DCAcAm的吸附去除率为63.51%,是GAC的1.40倍,改性后吸附效果明显提高。改性活性炭吸附DCAcAm的过程可以划分为三个时段:快速吸附时段(0~2.0h)、慢速吸附时段(2.0~3.5h)和动态平衡时段(3.5~4.0h)。DCAcAm的去除率随着改性活性炭投加量、温度和pH值的增加而提高。随着初始浓度的增加,改性活性炭对DCAcAm的吸附去除率呈先上升后下降的趋势。改性活性炭对DCAcAm的吸附过程选用Freundlich吸附等温线方程拟合效果较好,改性活性炭吸附DCAcAm的反应过程符合准二级吸附动力学方程。单独Fe对DCAcAm的去除效果不理想,CuO能够促进Fe对DCAcAm的去除效果,对于初始浓度为50μg/L的DCAcAm溶液,Fe/CuO对DCAcAm的去除率是单独Fe的1.90倍。当CuO投加量从0.2g/L增加到0.4g/L时,Fe/CuO对DCAcAm的去除率由58.21%增加到74.26%,去除率显著提高。Fe/CuO对DCAcAm的去除率随着反应温度和零价铁投加量的增加而提高。DCAcAm初始浓度对其去除率的影响较小。当零价铁和CuO投加量分别为14g/L和0.4g/L,溶液pH为4、7和10时,Fe/CuO对DCAcAm的去除率分别为90.46%、74.26%和84.78%,pH为中性时DCAcAm的去除效果较差。Fe/CuO去除水中DCAcAm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】：2018
【分类号】：TU991.25
【图文】：

图 3-1 反应时间对 DCAcAm 生成量的影响从图 3-1 可以看出，DCAcAm 的生成量随着反应时间的延长而逐渐增加，~2h 内，DCAcAm 的生成速率比较缓慢；在 2~70h 内，DCAcAm 的生成速率，DCAcAm 的生成量在 70h 时达到峰值，即为 1019.92μg/L；在 70~82h 内，溶液中 DCAcAm 的浓度开始下降。这是因为在 0~70h 内，天冬氨酸和次氯酸浓度较高，天冬氨酸氯化优先生成二氯乙腈，二氯乙腈发生水解产生 DCAcA而 DCAcAm 的生成量逐渐增大[89]。随着反应的不断进行，DCAcAm 的生成反应 70h 后开始减小，原因是溶液中天冬氨酸和次氯酸钠的量逐渐减小CAcAm 的生成速率逐渐降低，同时 DCAcAm 在水中发生水解反应，水解速率生成速率，导致溶液中 DCAcAm 的浓度开始减小[87]。.2 pH 值的影响室温下，在浓度为 1mmol/L 的天冬氨酸溶液中，当投氯量为 4mmol/L 时，

图 3-2 DCAcAm 在不同 pH 时的分布从图 3-2 可以看出，不同 pH 条件下，反应 82h 后，DCAcAm 的生成量分别27.58μg/L（pH=4）、1469.66μg/L（pH=5.5）、970.28μg/L（pH=7）、693.73μpH=8.5）和 543.20μg/L（pH=10）。在 pH=4~5.5 时，DCAcAm 的生成量逐渐，原因是 DCAcAm 在 pH=5.5 时较稳定，不易分解。pH=5.5~10，DCAcAm成量开始减小。这是因为NaClO在溶液中会发生离解反应并生成HOCl，反应见式3-1和3-2NaClO Na++ ClO-（3ClO-+ H+ HOCl （3次氯酸属于弱酸，在水中部分电离出ClO-和H+，通过改变pH值，HClO所占重也会发生变化，具体分配系数详见图3-3。从图3-3可以看出，当pH从5.0到10ClO所占的比重逐渐下降，而ClO-所占的比重逐渐增加。1.01.0

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张爽;李润芳;赵江丽;;次氯酸钠对常规水处理工艺消毒副产物的影响研究[J];供水技术;2018年05期

2 叶挺进;吴杰;徐梁;叶坚;吴美柔;石维维;谢文嘉;梁咏梅;刘伟;;污水内源性消毒副产物前体物的生成与识别[J];环境科学与技术;2018年S2期

3 詹兢兢;;饮用水中含氮消毒副产物的生成特性及研究进展[J];绿色科技;2018年04期

4 李悦宁;贺凯;王婷;赵博;越后信哉;林应超;;日本消毒副产物及其前体物的现状及研究进展[J];环境化学;2018年08期

5 刘井霞;;饮用水中含氮消毒副产物的形成与控制[J];中国资源综合利用;2016年12期

6 高乃云;楚文海;徐斌;;从生成机制谈饮用水中新型消毒副产物的控制策略[J];给水排水;2017年02期

7 刘军;严成;钟建东;曹中琦;;饮用水中消毒副产物卤代乙醛毒性研究进展[J];食品界;2017年04期

8 戴猛;;游泳池水中无机消毒副产物的离子色谱测定法[J];职业与健康;2013年19期

9 赵建莉;王龙;;饮用水消毒副产物的危害及去除途径[J];水科学与工程技术;2008年01期

10 代莎莎;刘建广;付昆明;包常华;;饮用水消毒副产物的去除途径及进展[J];水科学与工程技术;2006年02期

相关会议论文 前10条

1 周超;;饮用水典型含氮消毒副产物亚硝胺类的生成机制研究综述[A];饮用水安全控制会议暨中国土木工程学会水工业分会给水专业委员会第14届年会论文集[C];2015年

2 刘颖;高榕;;饮用水中消毒副产物控制研究[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集[C];2015年

3 楼林洁;李知珉;周文军;;饮用水消毒副产物吩嗪的形成过程及毒性研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

4 王万峰;于建伟;潘峰;杨敏;;北方某饮用水厂处理单元中消毒副产物的行为研究[A];河南省化学会2012年学术年会论文摘要集[C];2012年

5 甘文慧;杨欣;;深圳市管网出水消毒副产物浓度水平调研[A];第十三届全国水处理化学大会暨海峡两岸水处理化学研讨会摘要集-S3光催化、高级氧化等方法[C];2016年

6 楚文海;高乃云;尹大强;;饮用水新型卤代含氮消毒副产物的控制对策[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

7 李瑞华;高宝玉;岳钦艳;王燕;;氯消毒条件对混凝预处理引黄河水中消毒副产物生成趋势的影响[A];2014年第12届全国水处理化学大会暨学术研讨会论文摘要集[C];2014年

8 樊陈锋;朱志良;张s

本文编号：2737148