氯消毒过程中酪氨酸衍生消毒副产物的生成规律

摘要

饮用水是人类生活最基本的保障，饮用水水质安全问题一直是国内外学者及政府最为关注的问题之一。在饮用水的生产过程中，消毒是控制生物学指标的重要工艺，基于经济及效果两方面因素考虑，氯消毒仍是国内外水厂广泛采用的消毒工艺。氯消毒最大的负面问题是会产生多种消毒副产物(Disinfection Byproducts，DBPs)，严重影响饮用水供水安全。以三卤甲烷(Trihalomethanes，THMs)和卤乙酸(Haloacetic acids，HAAs)为代表的消毒副产物的产生、控制及其影响已有诸多报道，近年来，含氮消毒副产物(Nitrogenous Disinfection Byproducts，N-DBPs)由于具有更强的毒性受到广泛关注。N-DBPs前体物主要为氨基酸、多肽和蛋白质等含氮有机物，此类物质在水源环境中普遍存在。氨基酸是其中最简单、最基本的存在形式。本文以酪氨酸为模型前体物，通过实验室小试，展开了其在氯化过程中含碳和含氮消毒副产物的识别，各类消毒副产物的生成途径、规律及影响因素分析，为消毒副产物的研究及水厂生产等提供相应的理论依据。
　　本文采用液液萃取-气相色谱法(GC-ECD)检测THMs，液液微萃取甲醇酯化-GC/MS法检测HAAs，优化了液液萃取-气相色谱-质谱联用法(GC-MS)鉴定及检测消毒副产物的分析方法，结果发现:以酪氨酸(Tyr,Tyrosine)为前体物，Tyr氯化过程经取代，脱羧，水解等一系列反应，可生成4-氯苯酚、2，4-二氯苯酚、对苯醌、2-氯-1，4-苯醌、苯乙腈、对羟基苯乙腈等中间产物，这些中间产物可进一步分解生成卤乙酸，三氯甲烷等副产物。受控副产物THMs和HAAs的生成量随着氯化时间的增加而逐渐增加，其它非受控副产物的生成量随着时间的增加逐渐减少;加氯量、温度和pH的升高都能显著增加THMs、HAAs的生成量，其余几种DBPs随着加氯量、温度、pH的不同也表现出不同的变化规律;遮光条件下进行氯化消毒可明显减少DBPs的产生。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 水环境污染

1．2 饮用水消毒技术

1．2．1 氯消毒

1．2．2 氯胺消毒

1．2．3 臭氧消毒

1．2．4 紫外消毒

1．3 消毒副产物的研究

1．3．1 三卤甲烷(THMs)

1．3．2 卤乙酸(HAAs)

1．3．3 其他消毒副产物

1．4 水环境中氨基酸的分布

1．4．1 氨基酸的种类和性质

1．4．2 氨基酸的检测方法

1．4．3 氨基酸在水环境中的存在现状

1．5 研究内容和技术路线

1．5．1 本文的主要研究内容

1．5．2 技术路线

第2章 实验材料和方法

2．1 实验材料和仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 水样预处理方法

2．2．2 三卤甲烷分析方法

2．2．3 卤乙酸分析方法

2．2．4 其它DBPs分析方法

第3章 酪氨酸氯化生成DBPs机理分析

3．1 DBPs的识别

3．2 产物生成途径分析

3．2．1 前线轨道理论(FDE)验证

3．2．2 4-氯苯酚、2，4-二氯苯酚生成途径分析

3．2．4 对苯醌、2-氯-1，4-苯醌生成途径分析

3．2．5 THMs生成途径分析

3．2．6 HANs生成途径分析

3．2．7 HAAs生成途径分析

3．3 Tyr及其副产物的荧光特性

第4章 酪氨酸氯化生成DBPs的影响因素

4．1 加氯量的影响

4．2 水温的影响

4．3 光照的影响

4．4 pH的影响

第5章 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果

致谢