納米鐵復(fù)合材料去除再生水中消毒副產(chǎn)物的效果、應(yīng)用及機(jī)理探討.pdf

1、再生水中的高濃度消毒副產(chǎn)物會(huì)影響下游飲用水廠的供水安全，危害人體健康。針對(duì)這一問(wèn)題，本論文用液相還原法制備了微晶纖維素/納米鐵復(fù)合材料(MCC/NZVI)和褐藻多糖/納米鐵復(fù)合材料(FD/NZVI)，研究了納米鐵復(fù)合材料對(duì)模擬水樣和市政二級(jí)出水中消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物和消毒副產(chǎn)物的去除效能，探討了納米鐵復(fù)合材料降解消毒副產(chǎn)物及其前驅(qū)物的反應(yīng)動(dòng)力學(xué);并在此基礎(chǔ)上，將納米鐵復(fù)合材料應(yīng)用到土壤和人工濕地環(huán)境中，研究了在此條件下納米鐵復(fù)合材料對(duì)土壤、

2、人工濕地去除市政二級(jí)出水中消毒副產(chǎn)物的影響，探討了土壤有機(jī)質(zhì)與納米鐵相互作用以及該作用對(duì)市政二級(jí)出水中三鹵甲烷(THMs)去除的影響，研究了納米鐵復(fù)合材料對(duì)人工濕地中植物吸收消毒副產(chǎn)物效能的影響，并通過(guò)對(duì)比分析不同條件下的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和降解產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)，初步揭示了在復(fù)雜環(huán)境中納米鐵復(fù)合材料去除消毒副產(chǎn)物的機(jī)制。
　　本文得出的主要結(jié)果如下:
　　(1)MCC/NZVI可以去除水體中部分消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物，這使得模擬水樣的T

3、HMs和N-二甲基亞硝胺(NDMA)生成勢(shì)均降低約59％，使得市政二級(jí)出水的THMs和NDMA生成勢(shì)分別降低79.76％和42％;MCC/NZVI也可以去除水體中消毒副產(chǎn)物，其對(duì)模擬水樣中THMs和NDMA的去除效率可達(dá)到62.6％和29.3％，而對(duì)市政二級(jí)出水中THMs和NDMA的去除效率可達(dá)到74.5％和42.6％。MCC/NZVI去除消毒副產(chǎn)物及其前驅(qū)物的過(guò)程均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，且其去除速率比納米零價(jià)鐵(NZVI)快。此外，MC

4、C/NZVI對(duì)模擬水樣中消毒副產(chǎn)物及前驅(qū)物的去除效果受到其投加量和水樣初始pH的影響:去除前驅(qū)物時(shí)，MCC/NZVI投加量為2.5g/L、pH為11.0是最佳去除條件;去除消毒副產(chǎn)物時(shí)，MCC/NZVI投加量為2.5g/L、pH為5.0是最佳去除條件。
　　(2)納米鐵復(fù)合材料與土壤顆粒之間存在一定的拮抗作用，在一定條件下，這種作用抑制了納米鐵復(fù)合材料與土壤對(duì)市政二級(jí)出水中CHCl3的去除。當(dāng)FD/NZVI投加量從0.1g/100

5、g土增大到0.4g/100g土?xí)r，土壤混合體系(土壤與FD/NZVI)對(duì)市政二級(jí)出水中CHCl3的去除率從90.95％降低到49.46％。并且，土壤混合體系反應(yīng)速率和CH2Cl2的生成濃度也大幅度降低，其分別僅為同等條件下灼燒土混合體系（灼燒土與FD/NZVI）的11.9％和55.9％。
　　(3)納米鐵復(fù)合材料與人工濕地存在一定的協(xié)同作用，這種作用可以強(qiáng)化兩者對(duì)市政二級(jí)出水中消毒副產(chǎn)物的去除效能。當(dāng)FD/NZVI投加量為0.6g

6、/L，CHCl3的去除效率可以達(dá)到100％，這是單獨(dú)使用人工濕地去除率的3.3倍，而且其CHCl3的去除反應(yīng)速率是單獨(dú)使用人工濕地的28倍。此外，納米鐵復(fù)合材料與人工濕地的相互強(qiáng)化還使得累積的THMs降解產(chǎn)物(CH2Cl2、CH2ClBr)可以進(jìn)一步被降解。當(dāng)FD/NZVI投加量為0.6g/L時(shí)，人工濕地中累積的CH2Cl2（189.7μg/L）逐漸降解為30μg/L。另外，F(xiàn)D/NZVI的加入并不會(huì)影響人工濕地中植物對(duì)THMs吸收作用