饮用水消毒副产物中溴酸盐的分析方法及生成动力学研究

摘要

随着人们对饮用水水质要求提高，饮用水消毒剂作为水质控制的一个重要环节，其效果令人关注，寻找优良的消毒剂是有关研究人员的共同目标。投氯消毒会产生三卤甲烷(THMs)和其他卤化副产物，具有致突变性及致癌性。臭氧作为优良的消毒剂和强氧化剂，处理后出水无色无臭，口感好，适应新的饮用水水质要求。但近年来研究结果表明臭氧氧化时，当水中含溴离子(Br-)，臭氧可氧化Br-为溴酸盐(BrO3-)。溴酸盐为对人体致癌的化合物，我国水质标准(CJ/T206-2005)规定经臭氧处理过的饮用水中BrO3-含量应控制在10μg/L以下。含溴水的臭氧化副产物问题日益引起人们重视。 本文研究了溴酸根离子的测定方法，实验结果表明，用离子色谱法测定溴酸根离子是比较快速有效的方法。通过保留时间定性，峰面积定量进行测定。用NaOH作为淋洗液，淋洗液浓度2mM，流速0.5mL/min时，F-、Cl-、NO3-、BrO3-、ClO3-等几种离子可以较好分离。为了消除饮用水中大量的Cl-对BrO3-的测定的干扰，采用电解银电极和微波浓缩两种方法对水样进行前处理。通过电解银电极除氯，水样中氯离子的去除率可以达到99％，水样经微波浓缩后的回收率可以达80％以上，经过这两步前处理过程，在现有仪器设备条件下，可以有效的检测出5μg/L的BrO3-。 含溴水臭氧化过程中的主要副产物溴酸根离子的生成机理主要有两个途径，一是臭氧分子氧化，二是·OH(氢氧自由基)氧化，并同时生成一系列中间产物。据此探讨了控制溴酸盐生成量的主要措施。比较了调整反应温度，调整反应体系pH值以及在反应体系中投加氨，硫酸亚铁，共同投加硫酸亚铁和草酸钠等五种措施对溴酸盐生成量及生成速率的影响。 对不同控制措施下溴酸盐的伪一级反应动力学常数KBr03-进行了讨论，结果表明：溴离子反应初始浓度为50.0mg/L时，降低反应体系pH值对于控制溴酸盐的生成是很有效的。反应体系pH=10.73时，反应30min后BrO3-的生成量则为32.30mg/L，反应体系pH=5.13时，反应30min后BrO3-的生成量是1.25mg/L。然而对于含碳酸盐的高碱度饮用水，其处理需消耗较多的酸，因此这种方法成本较高，经济性较差；对于投加硫酸亚铁这一控制措施，当体系中Fe的含量是3mg/L时，控制效果也比较明显，但是城市供水水质标准CJ/T206-2005规定，城市供水水质常规检验项目中Fe的含量不能超过0.3mg/L，因此对于饮用水的处理，大量投加硫酸亚铁不可行。综合考虑各种因素，选择控制反应体系pH值作为控制臭氧化过程中BrO3-生成量的最佳措施。 对臭氧化过程中溴酸根离子的生成动力学进行了研究，采用控制反应物臭氧绝对过量的方法，即可以认为在反应过程中臭氧浓度恒定的方法。当50mg/L的Br-溶液在pH=7时，通入O3气体，实验测得臭氧化过程中生成溴酸盐的伪一级反应动力学常数KBr03-为4.0×10-4M-1s-1。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

第二章臭氧化副产物溴酸盐的测定方法

第三章饮用水臭氧化消毒中生成的溴酸盐的控制方法

结论

致谢

参考文献

附录

个人简历