化学预氧化对酚类化合物在消毒过程中副产物生成的影响

摘要

随着经济的发展和人民生活水平的提高，水质安全越来越引起人们的重视，其中，饮用水氯化消毒副产物的控制依然是水处理领域里的热点。消毒副产物是指在饮用水消毒的工艺过程中，消毒剂与水体中的一些组成成分经一系列反应后生成的一类物质，如三卤甲烷类、卤乙酸类等，这类物质通常具有很大的致畸致癌性。消毒副产物的去除有很多种方法，其中化学氧化法是最常用的水处理方法之一。氯酚类化合物(Chlorophenols,CPs)是一种常见的化合物，取代基种类、数量、位置都易于控制，还是一种很好的模型化合物。所以，研究氯酚对消毒副产物生成规律的影响，将有利于了解氯化消毒副产物的生成机理，在此基础上采用高锰酸钾、高铁酸钾预氧化方法，研究其对氯化消毒副产物的控制情况，对于后期进一步研究饮用水消毒副产物生成的控制及饮用水安全都具有重要的意义。
　　本文针对液氯消毒这一传统工艺，选取苯酚（P）、2-氯酚（2-CP）、3-氯酚（3-CP）、4-氯酚（4-CP）、2,4-二氯酚（2,4-DCP）、2,6-二氯酚（2,6-DCP）及2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）共7种目标物，采用GC-ECD详细分析三氯甲烷（TCM）、三氯乙醛（CH）两种挥发性消毒副产物，以及二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）两种非挥发性消毒副产物，并通过不同氧化剂种类以及投量的对比，探讨不同取代基位置、数量以及氧化方式对四种氯化消毒副产物的影响。
　　通过对不同氯酚氯化动力学研究，在整个氯化过程中，TCM先增加后减少，CH一直增加；取代基数=1时，在苯酚间位增加取代基对目标物性质影响较大；取代基数=2时，2,4-DCP和2,6-DCP的TCM及CH随时间变化大致相同。通过对不同pH条件下氯酚氯化的研究，取代基数=1时，对TCM的生成，2-CP、3-CP受pH影响较大，4-CP基本上不受pH影响；对CH的生成，3-CP受pH影响较大；对DCAA的生成，弱酸性条件下随pH增加DCAA生成量减少，中性趋于平缓，弱碱性则呈先升高后降低的趋势；对 TCAA的生成，3-CP受pH影响大。取代基数=2时，2,4-DCP、2,6-DCP的四种氯化消毒副产物受pH影响大致相同。
　　通过对高锰酸钾氧化氯酚氯化消毒副产物的研究，得出高锰预氧化后，对四种氯化产物均有较好的抑制作用，并且随着高锰酸钾投量的增加，抑制作用越强。实验还对比了MnO2颗粒存在对氯化产物的影响，结果显示，对TCM和CH，MnO2颗粒对其生成有一定的抑制作用，但是会促进3-CP水合三氯乙醛的生成；对DCAA和TCAA，MnO2颗粒对其生成有一定的促进作用，并且对TCAA这种促进作用更为明显。
　　通过对高铁酸钾氧化氯酚氯化消毒副产物的研究，高铁酸钾对TCM和CH作用不明显，对 DCAA的生成有一定的抑制作用，并且随着氧化剂投量的增加，抑制作用越强；对 TCAA，最初以小浓度投加氧化剂时，与不投加相比，高铁酸钾的存在促进了TCAA的生成，并且这种促进作用随着高铁酸钾浓度的增加而减弱。对比研究了高锰酸钾、高铁酸钾预氧化的效果发现，在低氧化剂投加量的条件下，对TCM和CH，两者差别不大，但是特别的对3-CP，高锰酸钾对TCM的控制作用明显优于高铁酸钾；对 DCAA和TCAA，高锰酸钾的效果比高铁酸钾好，但是特别的对2-CP和4-CP，高铁酸钾的效果更好。随着氧化剂投加量的加大，高锰酸钾的优势越来越明显。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 饮用水消毒

1.3 氯化消毒副产物的研究和发展状况

1.4 化学预氧化对消毒副产物的影响

1.5 酚类消毒副产物前体物的性质及相关研究

1.6 本文的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验试剂与材料

2.2 常规指标的测定

2.3 实验方法

第3章 氯酚氯化动力学研究

3.1 引言

3.2 氯酚氯化动力学

3.3 pH值对氯酚氯化产物的影响

3.4 本章总结

第4章 高锰酸钾预氧化对产物生成的影响

4.1 引言

4.2 高锰酸钾预氧化对氯酚氯化产物的影响

4.3 二氧化锰颗粒对氯酚氯化产物的影响

4.4 本章总结

第5章 高铁酸钾预氧化对氯化产物生成的影响

5.1 引言

5.2 高铁酸钾预氧化对氯酚氯化产物生成的影响

5.2 高锰酸钾、高铁酸钾对氯酚氯化产物影响的对比

5.3 本章总结

结论

参考文献

声明

致谢