饮用水中消毒副产物溴氯乙腈的控制技术研究

摘要

饮用水加氯消毒后产生的消毒副产物具有致癌作用、细胞遗传毒性和致突变性而受到人们的广泛关注。因此对饮用水消毒副产物的研究具有重要的现实意义。
　　本研究采用气相色谱/质谱法，以甲基叔丁基醚为萃取剂，1，2二溴丙烷为内标物，建立了消毒副产物溴氯乙腈(BCAN)的测定方法。以溴氯乙腈为研究对象，分别采用零价铁还原、Fe/Cu催化还原和高级氧化技术，系统研究了BCAN的控制技术，分析了其降解机理及动力学规律。
　　根据加标回收率和精密度试验结果，本研究建立的溴氯乙腈的测定方法，具有较高的准确度，其回收率为103.9％～109.2％，相对标准偏差为5.06～11.95％，最小检测限(MDL)小于1μg/L。
　　零价铁对溴氯乙腈有较好的去除效果，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，零价铁投加量为15g/L，经过180min反应后，去除率达到71.8％。加大投加量和提高反应温度都能促进零价铁去除溴氯乙腈。溴氯乙腈初始浓度的变化对零价铁去除溴氯乙腈的去除效果影响不大。
　　Fe/Cu具有更强的还原降解溴氯乙腈的能力，与零价铁相比，Fe/Cu（质量比为10∶1）的降解效率是其的1.5倍。随着Fe/Cu投加量的增加，溴氯乙腈的去除率有明显的提高，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，当Fe/Cu（质量比为10∶1）投加量由5g/L增加到10g/L，反应150min后，去除率由51.1％增加到89.5％。随着反应温度的提高，溴氯乙腈的去除率逐渐提高，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，在Fe/Cu（质量比为10∶1）投加量为10g/L的条件下，当温度由20℃增加到40℃，溴氯乙腈的去除率由86.15％增加到92.5％。
　　随着H2O2投加量的增加，UV-H2O2工艺对溴氯乙腈的去除率有明显的提高，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，在紫外光强为31μw/cm2的条件下，双氧水投加量由10mg/L增加到40mg/L，反应120min后，去除率由62.35％增加到77.5％。UV-H2O2工艺对溴氯乙腈的去除率随紫外光强的增加也有较为明显的提高，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，在双氧水投加量为40mg/L的条件下，紫外光强由31μw/cm2增加到64μw/cm2，反应120min后，去除率由77.5％增加到88.6％。UV-H2O2降解溴氯乙腈符合一级反应动力模型。
　　UV-H2O2-O3联合工艺能够有效的去除溴氯乙腈，在紫外光强为31μw/cm2，臭氧投加浓度为7.9mg/L，双氧水投加量为40mg/L的条件下，对于初始浓度为20μg/L的溴氯乙腈溶液，反应120min后，去除率达到94.05％，且去除机理符合一级反应动力模型。增加H2O2投加量和提高紫外光强，都能促进UV-H2O2-O3工艺对溴氯乙腈的降解。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 饮用水消毒现状

1．2 饮用水消毒副产物的研究现状

1．2．1 消毒副产物的分类

1．2．2 消毒副产物产生的机理和影响因素

1．2．3 消毒副产物的危害

1．2．4 控制消毒副产物的途径

1．3 饮用水消毒副产物测定方法的研究现状

1．3．1 消毒副产物的前处理技术

1．3．2 主要消毒副产物的分析方法

1．4 论文研究的背景、目标、内容和技术路线

1．4．1 研究背景

1．4．2 研究目标

1．4．3 研究内容

1．4．4 技术路线

第二章 试验材料和分析方法

2．1 试验材料和仪器

2．2 溴氯乙腈的分析方法

2．2．1 测试步骤

2．2．2 分析条件

2．2．3 工作曲线的绘制

2．2．4 标准色谱图

2．2．5 加标回收率和精密度

2．3 本章小结

第三章 零价铁去除溴氯乙腈的试验研究

3．1 试验方法

3．1．1 反应时间的影响

3．1．2 零价铁投加量的影响

3．1．3 温度的影响

3．1．4 溴氯乙腈初始浓度的影响

3．2 结果与讨论

3．2．1 反应时间对去除溴氯乙腈效果的影响

3．2．2 投加量对去除溴氯乙腈效果的影响

3．2．3 温度对去除溴氯乙腈效果的影响

3．2．4 溴氯乙腈初始浓度对去除溴氯乙腈效果的影响

3．3 本章小结

第四章 Fe／Cu催化还原技术去除溴氯乙腈的试验研究

4．1 试验方法

4．1．1 Fe／Cu质量比的影响

4．1．2 Fe／Cu投加量的影响

4．1．3 温度的影响

4．1．4 溴氯乙腈初始浓度的影响

4．2 结果与讨论

4．2．1 Fe／Cu质量比对去除溴氯乙腈效果的影响

4．2．2 Fe／Cu投加量对去除溴氯乙腈效果的影响

4．2．3 温度对去除溴氯乙腈效果的影响

4．2．4 溴氯乙腈初始浓度对去除溴氯乙腈效果的影响

4．3 本章小结

第五章 高级氧化技术去除溴氯乙腈的试验研究

5．1 试验装置与方法

5．1．1 试验装置与流程

5．1．2 试验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 单独双氧水、紫外、臭氧降解溴氯乙腈

5．2．2 H2O2-UV联合工艺降解溴氯乙腈

5．2．3 H2O2-UV-O3联合工艺降解溴氯乙腈

5．3 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文