金屬離子對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物生成的影響及機(jī)理研究.pdf

1、飲用水氯化消毒副產(chǎn)物的控制問題一直是水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。大量的實(shí)驗(yàn)證明，金屬離子會(huì)在氯消毒劑與天然有機(jī)物(NOM)發(fā)生反應(yīng)過程中起到一定的作用，從而影響DBPs的生成和分布規(guī)律，同時(shí)也會(huì)對(duì)消毒劑的消耗減少過程產(chǎn)生影響。在給水管網(wǎng)系統(tǒng)中，金屬管道的腐蝕及金屬管道管壁中的沉積物大量的向飲用水中溶解，這樣會(huì)增加飲用水中常存在的Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+、Fe2+、Mn2+等金屬元素，其中，鈣、鎂元素含量在幾十毫克/升的水平，

2、而鐵元素含量最高也可達(dá)十毫克/升，鋁元素的含量也能達(dá)到較高水平。除此之外，由于工農(nóng)業(yè)廢水向水環(huán)境中排放，這樣會(huì)使河底含有大量的金屬化合物并且可以釋放到水體內(nèi)；不僅如此，而且水處理過程中大量使用含鋁、含鐵混凝劑，也會(huì)使處理的飲用水中的常存在金屬離子含量增加，這樣會(huì)對(duì)最后消毒過程中消毒副產(chǎn)物的生成產(chǎn)生影響。所以，研究加入金屬離子在氯化消毒過程中對(duì)消毒副產(chǎn)物生成規(guī)律的影響，將有利于了解金屬離子在飲用水系統(tǒng)中的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于保障飲用水安全和飲用

3、水消毒副產(chǎn)物生成的控制都具有重要的意義。
　　本文針對(duì)液氯消毒這一傳統(tǒng)工藝,采用GC-EDC詳細(xì)分析三氯甲烷(TCM)、三氯硝基甲烷（TCNM）、一溴二氯甲烷（BDCM）、一氯二溴甲烷（DBCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙醛（DCA）、三氯乙醛（CH）、二氯乙腈（DCAN）、一溴一氯乙腈（BCAN）、二溴乙腈（DBAN）、三氯乙腈（TCAN）、二氯丙酮（DCP）、三氯丙酮（TCP）共13種揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物，以及一氯乙酸（MCAA

4、）、二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）、一溴乙酸（MBAA）、溴氯乙酸（BCAA）、二溴乙酸（DBAA）、一溴二氯乙酸（BDCAA）、一氯二溴乙酸（CDBAA）、三溴乙酸（TBAA）共9種非揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物。通過對(duì)常價(jià)金屬離子和變價(jià)金屬離子的對(duì)比，以及對(duì)消毒副產(chǎn)物生成的影響機(jī)制研究，探討金屬離子在氯消毒過程中飲用水的安全性。
　　本實(shí)驗(yàn)研究中主要選擇水中常見的金屬離子和價(jià)態(tài)具有特殊性質(zhì)的金屬離子，此次研究的金屬離子包括：M

5、g2+、Ca2+、Zn2+、Ba2+、Al3+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu+等，這些金屬離子對(duì)消毒副產(chǎn)物有一定的抑制或者促進(jìn)的作用。通過篩選NOM作為氯化的對(duì)象，研究消毒副產(chǎn)物THMs和HAAs的變化，進(jìn)行試驗(yàn)，后續(xù)得到數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)整理，分析氯化后各種消毒副產(chǎn)物的分布變化規(guī)律，并結(jié)合消毒副產(chǎn)物生成機(jī)制，對(duì)影響氯化消毒副產(chǎn)物生成的因素進(jìn)行研究。
　　通過對(duì)常價(jià)金屬離子的研究，得出Mg2+、Ca2+對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物

6、的生成有一定的抑制作用。Ba2+和Zn2+對(duì)揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物生成有一定的促進(jìn)作用，而Al3+對(duì)揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物基本沒有影響，Ba2+、Zn2+、Al3+對(duì)非揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物均有一定的促進(jìn)作用。
　　通過對(duì)變價(jià)金屬離子的研究，得出變價(jià)金屬離子對(duì)非揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物以及揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物均有一定的影響，其中Mn2+對(duì)三氯乙醛的影響最為大，只要有錳離子存在三氯乙醛的濃度就會(huì)從27μg/L增加為58μg/L，濃度變化為原來的2倍。而Cu2

7、+對(duì)揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物的促進(jìn)作用最大，隨著Cu2+濃度的增加，TCM和CH的濃度分別由150μg/L和27μg/L變?yōu)?55μg/L和120μg/L。
　　當(dāng)有Mn2+和Cu2+存在時(shí)，隨著pH的增高，消毒副產(chǎn)物的含量不斷的減少，原因可能是由于脫鹵的作用。而兩者產(chǎn)生的氧化體系，在30min之內(nèi)，不能對(duì)對(duì)氯苯甲酸（pCBA）和苯甲酸（BA）降解，由此可以得出其中起作用的可能是金屬離子的不同價(jià)態(tài)以及不同的形態(tài)如氧化物形態(tài)。而金屬離子與氯