飲用水中三鹵甲烷生成與四氯化碳降解影響因素研究.pdf

1、氯代烴是與人們生活密切相關(guān)的一類(lèi)有毒有害有機(jī)物。其中，三鹵甲烷是最主要的一類(lèi)飲用水氯化消毒副產(chǎn)物，四氯化碳是使用最為廣泛的化工原料之一。關(guān)于三鹵甲烷的形成、四氯化碳的降解機(jī)理及影響因素研究，是環(huán)境科學(xué)工作者關(guān)注的重要課題。 本文以腐殖酸模擬天然水中的有機(jī)物，研究了Fe<'3+>、Cu<'2+>、Mn<'2+>、Ni<'2+>、pb<'2+>、Zn<'2+>、Ca<'2+>等水體中常見(jiàn)的金屬離子在不同pH值、不同Br<'->含量條

2、件下對(duì)三鹵甲烷 (THMs) 生成量和相對(duì)分布規(guī)律的影響，研究了在模擬管網(wǎng)沉積物——羥基氧化鐵的存在下，余氯和三鹵甲烷生成量變化的情況；以Fe<'2+>-FeO(OH)為還原系統(tǒng)，研究了Cu<'2+>、Ag<'+>對(duì)Fe<'2+>-FeO(OH)還原系統(tǒng)還原降解四氯化碳的催化作用，探討了pH值對(duì)四氯化碳脫氯還原的影響作用。得出了以下幾點(diǎn)重要結(jié)論： (1) 水體中的溴離子含量的升高會(huì)增加氯化過(guò)程中三鹵甲烷的生成總量，產(chǎn)物中溴代甲烷

3、的百分比隨著水樣中Br<'->濃度的增加而增大； (2) 水體中常見(jiàn)的金屬離子中，F(xiàn)e<'3+>、Cu<'2+>對(duì)產(chǎn)生THMs的反應(yīng)有催化作用，這種催化作用在偏堿性的水質(zhì)條件下的表現(xiàn)更為顯著；Mn<'2+>在偏酸性環(huán)境中與腐殖酸共存時(shí)容易被氯氧化，對(duì)氯有消耗，結(jié)果使THMs的生成量減少；而在中性和偏堿性環(huán)境中，Mn<'2+>與 Ni<'2+>、pb<'2+>、Zn<'2+>類(lèi)似，對(duì)THMs的生成基本不構(gòu)成影響；Ca<'2+>硬度

4、影響腐殖酸氯化反應(yīng)后 THMs 的組成分布，一部分三氯甲烷向一氯二溴甲烷和三溴甲烷轉(zhuǎn)變； (3) 供水管網(wǎng)腐蝕沉積物FeO(OH)與腐殖酸水樣共存可增加消毒劑氯的消耗，且三氯甲烷的生成量有所增加； (4) 由于溴代消毒副產(chǎn)物具有較大的毒性，在沿海地區(qū)對(duì)水源水中Br<'->濃度的監(jiān)測(cè)應(yīng)引起關(guān)注；堿性環(huán)境中，Br<'->、Fe<'3+>、Cu<'2+>在水處理系統(tǒng)中與天然有機(jī)物共存會(huì)放大飲用水的致癌風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)加強(qiáng)消毒副產(chǎn)物

5、前體物和Fe<'3+>、Cu<'2+>的去除，或考慮增加消毒副產(chǎn)物去除工藝，以保證供水安全性。 (5) 四氯化碳在Fe<'2+>-FeO(OH)還原系統(tǒng)中的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)定律，降解速率隨著體系中投加的Fe<'2+>量的增加而提高；沒(méi)有羥基氧化鐵固體存在時(shí)，F(xiàn)e<'2+>單獨(dú)作用無(wú)法將四氯化碳還原；Cu<'2+>、Ag<'+>離子對(duì)四氯化碳在Fe<'2+>-羥基氧化鐵固體表面的還原降解起催化作用； (6) 堿性環(huán)境

6、有利于四氯化碳在Fe<'2+>-FeO(OH)還原系統(tǒng)中的脫氯降解，F(xiàn)e<'2+>-FeO(OH)還原CT在pH>7時(shí)才會(huì)進(jìn)行；在 Cu<'2+>、Ag<'+>的催化作用下，四氯化碳可以在較寬的pH值范圍內(nèi)脫氯降解，且pH值的影響更加顯著；還原的主要降解產(chǎn)物是CHCl<,3>，在Ag<'+>的催化作用下，可進(jìn)一步將 CHCl<,3> 還原，所以添加Ag<'+>不僅可以提高CT的降解速率和去除率，而且有助于降低降解產(chǎn)物的總體毒性。

7、 本課題通過(guò)深入研究影響氯化消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷生成量的各個(gè)因素，可以有針對(duì)性地提出相應(yīng)的措施以減少消毒副產(chǎn)物的生成量，在保障飲用水的安全性的基礎(chǔ)上優(yōu)化飲用水處理工藝。研究結(jié)果可為供水企業(yè)有效控制飲用水處理中THMs的生成量提供理論參考；通過(guò)研究Fe<'2+>-FeO(OH)還原四氯化碳的影響因素，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)四氯化碳在多種環(huán)境條件下的還原反應(yīng)速率，可以采取更加有效的措施提高降解速率和去除率，減少有毒有害物的生成量，研究結(jié)果可用于指導(dǎo)