三种新兴酚类污染物在氯胺体系中碘代产物生成规律研究

摘要

氯胺作为液氯的替代消毒剂，因其产生较少的三卤甲烷（THMs）、卤乙酸(HAAs)等消毒副产物受到了越来越多的关注。但当水体中含有碘离子时，氯胺与其作用很容易产生活性碘，如次碘酸（HOI）。当水体中存在酚类有机物时，HOI与酚反应生成碘代芳香类产物，此类产物的毒性要高于已报道的毒性较高的碘乙酸的毒性。而目前关于氯胺体系中碘代芳香类产物的生成规律鲜有报道。
　　本课题探究了碘离子对氯胺体系中三种新兴有机污染物，即双酚A（BPA）、三氯生（TCS）和对羟基苯甲酸甲酯（4-MeP）转化的影响，主要包括动力学方面的影响和产物方面的影响。动力学方面，考察了pH和碘离子浓度对各个目标物转化速率的影响，并且测定了HOI与有机物的反应速率；产物方面，检测了HOI与有机物反应的初级碘代芳香类产物，并推测了相应路径。
　　实验表明，碘离子的加入极大地促进了有机物在氯胺体系中的转化，并且初期转化率随着碘离子浓度的升高而加快。以双酚A为例，pH=7时，单独氯胺体系中，反应30min，BPA的转化不足10％。当加入5μM碘离子时，1min转化率达到了40%，加大碘离子浓度至10μM，1min转化率升至60%。同时，不同pH条件下，碘离子加入对有机物的初期转化速率的促进程度也有所不同。这可能是由于氯胺与碘离子生成HOI的速率以及HOI与有机物的反应速率随pH变化所引起的。
　　动力学实验表明，HOI与三种有机物均具有较高的二级反应速率常数，并且反应速率与pH都表现出较大的相关性。对于BPA，随着pH升高，反应速率也随之升高，在pH=10时达到最大值kapp=5.15×107M-1s-1。采用经典的酸碱质子模型可以很好地拟合HOI与BPA的反应速率与pH之间的关系。对于TCS和4-MeP，反应分别在pH=7和pH=8时达到最大值，然而此时经典酸碱质子模型不能很好地拟合出二者反应与pH的关系。推测是因为体系中存在其它的活性碘物种如I2、H2OI+等对有机物转化贡献较大，不能忽略。
　　HOI与三种有机物的产物检测表明，HOI较容易与苯环上羟基的邻对位发生取代反应，生成一碘或者多碘取代产物。对于BPA，共检测到七种产物，包括一碘、二碘、三碘和四碘取代BPA、两种断键后取代产物以及二碘取代对苯醌。TCS和4-MeP与HOI之间主要发生取代反应，生成一碘或者二碘取代产物。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3本文主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验药品及溶液配制

2.2 实验装置

2.3 主要实验方法

2.4 检测与分析方法

第3章 碘离子对新兴酚类污染物转化的影响

3.1 碘离子对氯胺体系中双酚A转化的影响

3.2 碘离子对氯胺体系中三氯生转化的影响

3.3 碘离子对氯胺体系中对羟基苯甲酸甲酯转化的影响

3.4本章小结

第4章 次碘酸与新兴酚类污染物反应动力学

4.1 次碘酸与双酚A反应动力学

4.2 次碘酸与三氯生的反应动力学

4.3 次碘酸与对羟基苯甲酸甲酯的反应动力学

4.4 本章小结

第5章 次碘酸与新兴酚类污染物反应副产物探究

5.1 次碘酸与双酚A反应的碘代芳香类产物分析

5.2 次碘酸与三氯生反应的碘代芳香类产物分析

5.3 次碘酸与对羟基苯甲酸甲酯反应的碘代芳香类产物分析

5.4 本章小结

结论

本研究的主要结论

参考文献

声明

致谢