水中典型鹵代甲烷降解影響因素研究

【摘要】：近年來飲用水消毒副產(chǎn)物(DBPs)因?yàn)榉N類多、毒性大、分布廣而備受關(guān)注。DBPs產(chǎn)生于水廠末端的消毒過程,生成后缺乏有效的去除方法。管網(wǎng)作為連接水廠和用戶的必經(jīng)環(huán)節(jié),其間發(fā)生的降解作用可影響DBPs的穩(wěn)定性,并決定其發(fā)生、分布和毒性。然而,DBPs在管網(wǎng)內(nèi)的環(huán)境行為目前了解較少,不同DBPs之間行為差異的原因也不明確。同時,突發(fā)性水污染事件的增加促使凈水裝置進(jìn)入家庭,而當(dāng)前家庭方式對DBPs的去除效果了解較少。因此,有必要對DBPs穩(wěn)定性開展系統(tǒng)有序的研究。本課題通過測定三種鹵代甲烷在各種管網(wǎng)條件下的降解行為,重點(diǎn)研究了三種鹵代甲烷在水解、氧化、和還原過程中的穩(wěn)定性;同時,考察了多種家庭方式對三種鹵代甲烷的去除效果。水解實(shí)驗(yàn)表明:三種鹵代甲烷的水解反應(yīng)符合準(zhǔn)一級反應(yīng),且為堿性水解,符合水解方程和阿倫利烏斯方程。反應(yīng)速率隨著溫度和p H的增加而增加,水解速率的排序?yàn)?三溴甲烷三氯甲烷二碘甲烷。鹵素離子對水解影響不大,不同水體中的水解速率略有差異。三氯甲烷和三溴甲烷水解產(chǎn)物為對應(yīng)的鹵素離子。氧化實(shí)驗(yàn)表明:在0-10 mg/L濃度范圍內(nèi),余氯以及氯胺的氧化作用對三種鹵代甲烷穩(wěn)定性并沒有比較明顯的影響。還原實(shí)驗(yàn)表明:零價鐵的還原作用可以使三鹵代甲烷在酸性條件下迅速降解,在中性以及堿性條件下降解較慢;最佳投加量為8 g/L;Fe2+和腐殖酸會促進(jìn)零價鐵對鹵代甲烷的還原作用;單獨(dú)的SO32-、Fe2+、腐殖酸對鹵代甲烷無明顯還原作用;不同水體下的還原速率為海水超純水自來水湖水。紫外光解實(shí)驗(yàn)表明:三氯甲烷則不能被UV254nm光解,三溴甲烷和二碘甲烷則在UV254nm下光解迅速且符合一級反應(yīng)動力學(xué);p H、Cl-、Br-對光解無影響;I-、NO3-可以促進(jìn)光解作用;Fe3+、腐殖酸可以抑制光解;在超純水中光解速率快于其他水體。反滲透(RO)凈水器實(shí)驗(yàn)表明:前置三級濾芯對三種鹵代甲烷的去除效果大小為:顆粒活性炭PP棉壓縮活性炭;流速越低,去除率均越高;低濃度鹵代甲烷去除率高于高濃度。反滲透膜對三種鹵代甲烷均有著極高的去除率(99%);去除率和壓力、濃度、p H均無關(guān)。所以家用凈水器在正常使用情況下對于鹵代甲烷的去除是有效的。去除鹵代甲烷的家庭方式包括熱水壺、微波爐、超聲清洗機(jī)、風(fēng)扇、攪拌機(jī)(如豆?jié){機(jī)、榨汁機(jī))等家用電器,去除的原理主要利用的是鹵代甲烷的易揮發(fā)特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溫度、風(fēng)速、超聲、轉(zhuǎn)速、微波均能促進(jìn)了鹵代甲烷的揮發(fā),其影響大小為:轉(zhuǎn)速超聲溫度風(fēng)速微波。可見這些家庭方式對于應(yīng)急處理飲用水中鹵代甲烷是可行的。本課題嘗試了多種去除鹵代甲烷的方式方法,并取得的較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究結(jié)果可為典型鹵代甲烷在管網(wǎng)中的環(huán)境行為提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并為民眾應(yīng)對突發(fā)性水污染時采取的措施提供參考意見。 【關(guān)鍵詞】：DBPs 三鹵甲烷 碘甲烷 管網(wǎng) 降解
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU991.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題背景11-14
• 1.1.1 DBPs的概述11-12
• 1.1.2 DBPs的生成12
• 1.1.3 DBPs的去除12-13
• 1.1.4 DBPs中鹵代甲烷類的特性13-14
• 1.2 管網(wǎng)條件下穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 水解因素研究15-16
• 1.2.2 氧化、還原因素研究16-17
• 1.3 非管網(wǎng)條件下穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 UV254nm光解因素研究17
• 1.3.2 家庭方式的去除效果研究17-19
• 1.4 課題研究技術(shù)路線及研究內(nèi)容19-22
• 1.4.1 技術(shù)路線19-20
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法22-31
• 2.1 試驗(yàn)材料22-25
• 2.1.1 試驗(yàn)藥品22-23
• 2.1.2 試驗(yàn)用水23
• 2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制23
• 2.1.4 緩沖溶液配制23-24
• 2.1.5 測鐵離子所需溶液的配制24
• 2.1.6 氯胺溶液的配制24-25
• 2.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備25-26
• 2.3 試驗(yàn)方法26-31
• 2.3.1 鹵代甲烷的檢測方法26-29
• 2.3.2 其他檢測方法的建立29-31
• 第3章 鹵代甲烷在管網(wǎng)因素下的穩(wěn)定性研究31-55
• 3.1 鹵代甲烷的水解31-41
• 3.1.1 鹵代甲烷在不同p H和溫度下的水解31-37
• 3.1.2 鹵代甲烷在其他環(huán)境因子下的水解37-40
• 3.1.3 鹵代甲烷的水解產(chǎn)物40-41
• 3.2 鹵代甲烷的氧化41-44
• 3.2.1 鹵代甲烷在余氯下的氧化41-42
• 3.2.2 鹵代甲烷在氯胺下的氧化42-44
• 3.3 鹵代甲烷的還原44-53
• 3.3.1 零價鐵投加量對鹵代甲烷還原的影響44-46
• 3.3.2 p H對鹵代甲烷零價鐵還原的影響46-48
• 3.3.3 Fe2+、腐殖酸、SO32-對鹵代甲烷零價鐵還原的影響48-51
• 3.3.4 水體對鹵代甲烷零價鐵還原的影響51-52
• 3.3.5 鹵代甲烷零價鐵還原產(chǎn)物52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 鹵代甲烷在非管網(wǎng)因素下的穩(wěn)定性研究55-86
• 4.1 鹵代甲烷在UV254nm的光解55-66
• 4.1.1 紫外燈功率對鹵代甲烷光解的影響55-57
• 4.1.2 p H對鹵代甲烷UV254nm光解的影響57
• 4.1.3 其他環(huán)境因子對鹵代甲烷UV254nm光解的影響57-64
• 4.1.4 水體對鹵代甲烷UV254nm光解的影響64-65
• 4.1.5 鹵代甲烷的UV254nm光解產(chǎn)物65-66
• 4.2 家用RO凈水器對鹵代甲烷的去除66-72
• 4.2.1 預(yù)處理濾芯對鹵代甲烷的去除效果66-69
• 4.2.2 RO膜對鹵代甲烷的去除效果69-72
• 4.3 家庭方式對鹵代甲烷的去除72-84
• 4.3.1 溫度對鹵代甲烷的影響73-77
• 4.3.2 風(fēng)速對鹵代甲烷的影響77-79
• 4.3.3 震蕩對鹵代甲烷的影響79-81
• 4.3.4 超聲對鹵代甲烷的影響81-83
• 4.3.5 微波對鹵代甲烷的影響83-84
• 4.4 本章小結(jié)84-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 致謝93

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