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的一類有毒有害有機物。其中，三鹵甲烷是最主要的一類飲用水氯化消毒副產物，四氯化碳是使用最為廣泛的化工原料之一。關于三鹵甲烷的形成、四氯化碳的降解機理及影響因素研究，是環(huán)境科學工作者關注的重要課題。 本文以腐殖酸模擬天然水中的有機物，研究了Fe<'3+>、Cu<'2+>、Mn<'2+>、Ni<'2+>、pb<'2+>、Zn<'2+>、Ca<'2+>等水體中常見的金屬離子在不同pH值、不同Br<'->含量條

2、件下對三鹵甲烷 (THMs) 生成量和相對分布規(guī)律的影響，研究了在模擬管網沉積物——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值對四氯化碳脫氯還原的影響作用。得出了以下幾點重要結論： (1) 水體中的溴離子含量的升高會增加氯化過程中三鹵甲烷的生成總量，產物中溴代甲烷

3、的百分比隨著水樣中Br<'->濃度的增加而增大； (2) 水體中常見的金屬離子中，F(xiàn)e<'3+>、Cu<'2+>對產生THMs的反應有催化作用，這種催化作用在偏堿性的水質條件下的表現(xiàn)更為顯著；Mn<'2+>在偏酸性環(huán)境中與腐殖酸共存時容易被氯氧化，對氯有消耗，結果使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+>類似，對THMs的生成基本不構成影響；Ca<'2+>硬度

4、影響腐殖酸氯化反應后 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變； (3) 供水管網腐蝕沉積物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) 由于溴代消毒副產物具有較大的毒性，在沿海地區(qū)對水源水中Br<'->濃度的監(jiān)測應引起關注；堿性環(huán)境中，Br<'->、Fe<'3+>、Cu<'2+>在水處理系統(tǒng)中與天然有機物共存會放大飲用水的致癌風險，因此應加強消毒副產物

5、前體物和Fe<'3+>、Cu<'2+>的去除，或考慮增加消毒副產物去除工藝，以保證供水安全性。 (5) 四氯化碳在Fe<'2+>-FeO(OH)還原系統(tǒng)中的降解符合一級動力學反應定律，降解速率隨著體系中投加的Fe<'2+>量的增加而提高；沒有羥基氧化鐵固體存在時，F(xiàn)e<'2+>單獨作用無法將四氯化碳還原；Cu<'2+>、Ag<'+>離子對四氯化碳在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時才會進行；在 Cu<'2+>、Ag<'+>的催化作用下，四氯化碳可以在較寬的pH值范圍內脫氯降解，且pH值的影響更加顯著；還原的主要降解產物是CHCl<,3>，在Ag<'+>的催化作用下，可進一步將 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物的總體毒性。

7、 本課題通過深入研究影響氯化消毒副產物三鹵甲烷生成量的各個因素，可以有針對性地提出相應的措施以減少消毒副產物的生成量，在保障飲用水的安全性的基礎上優(yōu)化飲用水處理工藝。研究結果可為供水企業(yè)有效控制飲用水處理中THMs的生成量提供理論參考；通過研究Fe<'2+>-FeO(OH)還原四氯化碳的影響因素，可以更準確地預測四氯化碳在多種環(huán)境條件下的還原反應速率，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，研究結果可用于指導