水中典型卤代甲烷降解影响因素研究

摘要

近年来饮用水消毒副产物（DBPs）因为种类多、毒性大、分布广而备受关注。DBPs产生于水厂末端的消毒过程，生成后缺乏有效的去除方法。管网作为连接水厂和用户的必经环节，其间发生的降解作用可影响DBPs的稳定性，并决定其发生、分布和毒性。然而，DBPs在管网内的环境行为目前了解较少，不同 DBPs之间行为差异的原因也不明确。同时，突发性水污染事件的增加促使净水装置进入家庭，而当前家庭方式对DBPs的去除效果了解较少。因此，有必要对DBPs稳定性开展系统有序的研究。
　　本课题通过测定三种卤代甲烷在各种管网条件下的降解行为，重点研究了三种卤代甲烷在水解、氧化、和还原过程中的稳定性；同时，考察了多种家庭方式对三种卤代甲烷的去除效果。
　　水解实验表明：三种卤代甲烷的水解反应符合准一级反应，且为碱性水解，符合水解方程和阿伦利乌斯方程。反应速率随着温度和pH的增加而增加，水解速率的排序为：三溴甲烷>三氯甲烷>二碘甲烷。卤素离子对水解影响不大，不同水体中的水解速率略有差异。三氯甲烷和三溴甲烷水解产物为对应的卤素离子。
　　氧化实验表明：在0-10 mg/L浓度范围内，余氯以及氯胺的氧化作用对三种卤代甲烷稳定性并没有比较明显的影响。
　　还原实验表明：零价铁的还原作用可以使三卤代甲烷在酸性条件下迅速降解，在中性以及碱性条件下降解较慢；最佳投加量为8 g/L；Fe2+和腐殖酸会促进零价铁对卤代甲烷的还原作用；单独的SO32-、Fe2+、腐殖酸对卤代甲烷无明显还原作用；不同水体下的还原速率为海水>超纯水>自来水>湖水。
　　紫外光解实验表明：三氯甲烷则不能被UV254nm光解，三溴甲烷和二碘甲烷则在UV254nm下光解迅速且符合一级反应动力学；pH、Cl-、Br-对光解无影响；I-、NO3-可以促进光解作用；Fe3+、腐殖酸可以抑制光解；在超纯水中光解速率快于其他水体。
　　反渗透（RO）净水器实验表明：前置三级滤芯对三种卤代甲烷的去除效果大小为：颗粒活性炭>PP棉>压缩活性炭；流速越低，去除率均越高；低浓度卤代甲烷去除率高于高浓度。反渗透膜对三种卤代甲烷均有着极高的去除率（>99％）；去除率和压力、浓度、pH均无关。所以家用净水器在正常使用情况下对于卤代甲烷的去除是有效的。
　　去除卤代甲烷的家庭方式包括热水壶、微波炉、超声清洗机、风扇、搅拌机（如豆浆机、榨汁机）等家用电器，去除的原理主要利用的是卤代甲烷的易挥发特性，实验结果表明：温度、风速、超声、转速、微波均能促进了卤代甲烷的挥发，其影响大小为：转速>超声>温度>风速>微波。可见这些家庭方式对于应急处理饮用水中卤代甲烷是可行的。
　　本课题尝试了多种去除卤代甲烷的方式方法，并取得的较好的实验结果，研究结果可为典型卤代甲烷在管网中的环境行为提供基础数据，并为民众应对突发性水污染时采取的措施提供参考意见。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2管网条件下稳定性国内外研究现状

1.3非管网条件下稳定性国内外研究现状

1.4课题研究技术路线及研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1试验材料

2.2试验仪器与设备

2.3试验方法

第3章 卤代甲烷在管网因素下的稳定性研究

3.1卤代甲烷的水解

3.2卤代甲烷的氧化

3.3卤代甲烷的还原

3.4本章小结

第4章 卤代甲烷在非管网因素下的稳定性研究

4.1卤代甲烷在UV254nm的光解

4.2家用RO净水器对卤代甲烷的去除

4.3家庭方式对卤代甲烷的去除

4.4本章小结

结论

参考文献

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