Fe3+和Br-对饮用水氯消毒过程中挥发性卤代烃生成的影响

以腐殖酸模拟天然水体中的活性消毒副产物的前体物,研究了含腐殖酸水样中溴离子和三价铁离子对氯消毒反应过程中挥发性卤代烃三卤甲烷(THMs)的生成量和相对分布的影响.结果表明,水样中的溴离子浓度增加将增加溴代三卤甲烷和总三卤甲烷的生成量, 在Br^-离子浓度1.0 mg/L时,THMs的总量为不含Br^-时的2.7倍;当水样中含有溴离子时,在偏酸性条件下三价铁对三卤甲烷的生成有一定的抑制作用,在偏碱性条件下三价铁离子提高了溴离子与腐殖酸的反应活性,从而提高了三卤甲烷的生成总量.Fe³⁺浓度为5 mg/L时,三溴甲烷的生成量与无Fe³⁺存在时相比,由51.7 μg/L增加到79.4 μg/L, 增加幅度达54%,THMs的总量从113.49 μg/L增加到162.09 μg/L.溴离子对饮用水的安全性具有较大的负面影响,溴离子和三价铁离子共存于偏碱性环境中时对加氯消毒后饮用水的致癌风险的影响显著增大,当Br^-含量为0.2 mg/L、Fe³⁺含量为5 mg/L时,在pH为6和8的条件下,致癌风险比饮用水中不含Br^-和Fe³⁺时分别增加2.5和5.1倍.     

铜绿微囊藻胞内物消毒副产物生成：氯化和溴化比较

为了研究蓝藻水华期间释放的有机物给原水水质及给水处理过程带来的影响,选取优势藻种铜绿微囊藻的胞内物质(IOM)作为前驱体,分析了其结构特征.此外,分别研究了IOM在pH 6.5、7.1及8.4条件下与氯及溴反应后性质的变化及消毒副产物的生成,并进行了相关性分析.结果表明,IOM中以相对分子质量较大的组分(>30×103)为主,其溶解性有机碳(DOC)含量占总量的68.8%.三维荧光光谱(EEM)的结果表明IOM的成分主要以芳香蛋白类物质为主,其单位DOC的荧光强度为92.6 AU·L·mg-1.与氯或溴反应后,芳香蛋白类EEM峰值下降了76.6%~93.3%,且其降低值与三卤甲烷(THMs,R2=0.81)和卤乙酸(HAAs,R2=0.77)的生成量正相关.IOM与氯或溴反应生成的THMs和HAAs浓度均随着pH的增加而增加.溴相比氯与IOM反应可以生成更多的THMs和HAAs,且HAAs的卤代程度更高,但是氯及溴与IOM反应能力的差异随着pH的升高而逐渐减小,即k OBr·IOM/k OCl·IOM相似文献   

臭氧与氯联合消毒对钱塘江水源水DBPs形成及溴取代的影响

本文研究了在pH 6～8、反应时间2～72 h、反应温度10～30℃条件下,钱塘江水源水在臭氧-氯消毒联合作用下,三卤甲烷(THMs)、二卤乙酸(DHAAs)、三卤乙酸(THAAs)、二卤乙腈(HANs)、三卤硝基甲烷(THNMs)等5类消毒副产物(DBPs)的形成和溴取代特征.结果显示,臭氧-氯消毒下DBPs的形成与氯消毒有较多相似之处:①大部分DBPs形成量均随着温度的升高、时间的延长而增加,相应的溴取代因子(BSFs)则随着时间的延长、温度的上升而呈下降趋势;②氯代DHANs倾向于在酸性条件下形成多,而溴代DHANs则倾向于在碱性条件下形成多;③不管是氯消毒还是臭氧-氯消毒,也不管是哪种消毒条件,5类DBPs的BSF值顺序均为BSF_(HNMs)BSF_(DHANs) BSF_(THAAs)BSF_(THMs)≈BSF_(DHAAs).但与氯消毒不同的是,臭氧-氯消毒下THMs、DHAAs、THAAs、HANs的形成产量更低,而THNMs的产量则更高;而且与氯消毒相比,臭氧-氯消毒普遍增加了DBPs的溴取代程度,也改变了溴离子在不同DBPs之间的分配,即减少了THMs、DHAAs、THAAs、DHANs对溴的利用率,但大幅增加了HNMs的溴利用率.鉴于溴代HNMs的极高毒性,因此对于钱塘江水源水,臭氧-氯消毒要注意HNMs带来的健康风险.     

溶解性有机氮乙酰胺氯化生成饮用水THMs的影响因素研究

氯化消毒可以有效杀灭细菌,但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBPs).溶解性有机氮(DON)是DBPs的重要前体物,为考察DON对THMs的影响,首次选取乙酰胺(AcAm)作为前体物DON的代表物质,采用Plackett-Burman和Box-Behnken方法设计试验,考察了AcAm初始浓度、加氯量、pH、温度、溴离子浓度和反应时间等因素对三卤甲烷(THMs)生成的影响.结果表明,在AcAm生成THMs的过程中,AcAm初始浓度、pH和反应温度3个因素的影响程度较小,溴离子、有效氯和反应时间3因素的影响较大,其中溴离子的影响最为显著.溴离子浓度一定时,改变有效氯的含量,生成的THMs总量变化不大,溴离子对THMs的生成有一定的催化作用,控制溴离子的浓度是减少AcAm生成THMs的有效措施.在有效氯为8.77 mg/Ｌ、溴离子为0.77 mg/Ｌ及接触时间为6.20 h的条件下,THMs存在最大生成量为45.82 μg/L.随着反应时间的推移,溴分配系数n呈上升趋势,控制消毒反应时间,是减少THMs致癌风险的有效方法.同时探讨了AcAm生成THMs的反应路径,表述了溴离子的催化作用机制.     

BrO3-等溴类物质在长江水氯化过程中的形成

研究长江上海段原水中Br-在氯化过程中的产物,以BrO3-、Br-和三卤甲烷(THMs)为主要测定物,考察pH值、氯投加量和Br-浓度对三者生成量的影响.研究表明,BrO3-在氯化过程中的形成缓慢,其生成量与氯投加量正相关,常规消毒条件下不会超过10μg/L的国家标准.在余氯充足的情况下,增加Br-浓度主要增加了总有机溴(TOBr),而BrO3-生成量基本不变,弱碱性条件有利于TOBr的生成;THMs和TOBr有一定相关性,Br-浓度升高将导致THMs生成量增加,其中三氯甲烷浓度下降,混合取代的THMs浓度先增加后减少,三溴甲烷浓度显著上升.     

饮用水中三卤甲烷的生成特性及控制技术研究

水源中的腐殖酸等有机物在氯消毒过程中通常会与消毒剂发生反应生成三卤甲烷,且饮用水中卤代烷含量往往高于水源水,包括三氯甲烷(TCM)、一溴二氯甲烷(DCBM)、二溴一氯甲烷(DBCM)以及溴仿(TBM)等,以三氯甲烷为主.三卤甲烷(THMs)已被证实与动物体的癌症、畸形及遗传病密切相关.文章主要从三卤甲烷的生成特性与机理、影响因素及其去除控制技术等几方面对国内外有关研究进行具体综述和介绍,为今后更深入地研究THMs的生成机理及其前体有机物来源提供理论依据,以便寻求更经济实用、切实可行的控制与去除THMs的新技术,同时也应加强THMs暴露的健康风险等方面的评价.     

太湖、钱塘江取水口底泥及周边土壤有机物形成消毒副产物的特征研究

底泥、土壤均是水体有机物的重要来源,但目前相关消毒副产物(DBPs)形成方面的研究偏少.本研究以长三角重要水源地太湖、钱塘江取水口的底泥和周边土壤的浸出液为研究对象,探索氯、臭氧+氯、氯胺、臭氧+氯胺4种消毒方式下,三卤甲烷(THMs)、卤代酮(HKs)、卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)的形成情况.结果表明,太湖、钱塘江取水口的底泥、周边土壤有机物的芳香度均很低(SUVA254(即比紫外吸光值)2),与腐殖质(Sigma)相比,底泥、土壤有机物不是氯消毒中THMs的重要前驱物,但却是HANs特别是HNMs的重要前驱物.相比氯消毒,氯胺消毒能大幅降低土壤、底泥有机物THMs、HKs、HANs、HNMs的生成量,而且也可抑制含溴DBPs的形成.臭氧预处理大幅提高了氯、氯胺消毒中HKs、HNMs的产量,但对THMs、HANs则不一定.太湖、钱塘江的土壤、底泥存在一定的溴污染,但不管是哪种消毒方式,均是HNMs的溴嵌入因子最大.     

操作条件及水质对海水氯消毒过程中消毒副产物生成的影响

氯消毒广泛应用于海水利用的预处理过程中,以减少生物膜淤积,而消毒过程会导致各类消毒副产物(DBPs)的生成,可能会对海洋生态环境具有潜在危害。系统研究了操作条件和水质对海水氯化消毒过程中生成三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)和卤乙酸(HAAs)的影响。结果表明,氯投加量对DBPs生成的影响最大,随着投氯量的增加,THMs、HANs和HAAs的生成量显著增加,在反应初期随反应时间的延长而增加,随后HANs和HAAs的生成量开始缓慢降低而THMs基本保持不变。随着温度升高,THMs的生成量稳步增加,而HAAs和HANs在分别达到30,25℃后生成量达到最大值,之后随温度的升高而降低。p H对THMs、HANs和HAAs生成的影响相反,在酸性条件下HANs和HAAs的生成量最多,而在碱性条件下THMs的生成量最多。THMs、HANs和HAAs的生成量随溴离子浓度的改变无明显变化,但是随着氨氮浓度的升高,THMs、HANs和HAAs的生成种类和生成量均有明显降低。     

外源DOM条件下K+、Na+、Ca2+、Mg2+对湿地苔草吸收Cu的影响

文章在重金属Cu胁迫下,通过水培实验探究了外源溶解性有机质(DOM)存在下不同浓度K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对鄱阳湖湿地优势植物苔草(Carex cinerascens)吸收Cu的影响。在苔草的生长完全受到抑制的30 mg/L Cu~(2+)浓度和缓解Cu胁迫效果最佳的1 mg/L DOM条件下,通过设置培养液中不同浓度的K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)水化学特性,观察苔草水生根形态,分析苔草体内和水培液中Cu~(2+)浓度水平。研究表明,K~+、Mg~(2+)、Na~+浓度为20 mg/L,Ca~(2+)浓度为1 mg/L时能有效缓解Cu胁迫,使苔草水生根恢复生长。20 mg/L Mg~(2+)与不同浓度的K~+、Na~+、Ca~(2+)对苔草水生根形态的影响存在显著差异(P0.05)。苔草根系部分的Cu富集能力明显高于茎叶部分,富集能力顺序为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)10 mg/L Ca~(2+)20 mg/L Na~+,转运能力为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)20 mg/L Na~+10 mg/L Ca~(2+)。在不同水化学特性下苔草地上部分与地下部分的Cu富集无显著差异(P0.05)。K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)可能在水培液中与游离Cu~(2+)竞争,影响Cu-DOM的结合,从而改变溶液中剩余Cu~(2+)浓度。     

海水淡化低温多效蒸馏工艺(LT-MED)沿程溴代消毒副产物的生成

研究了海水淡化低温多效蒸馏(LT-MED)工艺沿程水质和溴代消毒副产物(Br-DBPs)变化特征.LT-MED工艺进水海水的Br-浓度和比紫外吸收值(SUVA)分别为54.6 mg·L~(-1)和1.7 L·(mg·m)-1,其荧光特征有机物主要有色氨酸类芳香族蛋白质、富里酸类有机物和溶解性微生物代谢产物.进水海水经Na Cl O消毒后,DBPs的种类和浓度显著增加,且增加的主要为Br-DBPs,三溴甲烷(CHBr3)占总三卤甲烷(THMs)的100%;一溴乙酸(C2H3Br O2)和二溴乙酸(C2H2Br2O2)分别占总卤乙酸(HAAs)的31.9%和68.1%;四溴苯酚(C6H5Br O)占总卤代酚(HPs)的100%.LT-MED海水淡化产品水中THMs、HAAs和HPs均未检出,但是其浓水中的THMs、HAAs和HPs浓度分别为56.9、35.0和0.1μg·L~(-1).     

加氯消毒过程中纯细菌物质生成消毒副产物研究

按照UFC方法对水体中3种常见细菌Acinetobacter junii、Staphylococcussciuri和Escherichia coli进行纯细菌加氯消毒处理,同时考察水中溴离子对纯细菌物质生成DBPs的影响.结果表明,3种细菌均为DBPs前体物,加氯消毒生成的DBPs除水合三氯乙醛(CHD)外,生成的三卤甲烷(THMs)物质主要为氯仿(TCM),卤乙腈(HANs)物质主要为二氯乙腈(DCAN).氯仿的生成量与细菌物质TOC浓度无明显关系,但HANs和CHD生成量均随细菌TOC浓度增大而增加.其中革兰氏阳性细菌Staphylococcus sciuri生成的DCAN和CHD比革兰氏阴性细菌Acinetobacter junii和Escherichia coli生成的要高,说明细胞壁的化学组分可能是DCAN和CHD生成的影响因素之一.Escherichia coli细菌反应液中溴离子(Br-)存在时,除生成CHD、TCM及DCAN外,THMs和HANs中的溴代种类CHBr3随Br-增多而持续增加,相反TCM持续减少.当Br-浓度为4mg.L-1时,TBM浓度增至最高127.9μg.L-1;HANs和CHD生成量随Br-浓度增加先有所增加,随后持续降低至低于检测限;Br离子存在时THMs为主要DBPs种类.     

Ca2+、Mg2+共存对SBR工艺生物脱氮和微生物群落结构的影响

为了研究共存的硬度金属离子在废水生物处理中的作用,在进水Ca~(2+)为1.1 mmol·L~(-1)的条件下,通过改变Mg~(2+)的浓度,考察Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比对SBR工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析微生物优势种群的变化,以期从微生物角度明确Ca~(2+)、Mg~(2+)共存对生物脱氮的影响机制.结果表明:当Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比分别为2、1和0.5时,COD去除率由88%分别升高至90%、91%和93%;NH~+_4-N去除率由74%分别升高至91%、93%和96%;TN去除率由44%分别升高至58%、62%和69%.随着进水Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低,微生物群落的丰富度升高,Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为2的微生物群落结构与Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为1和0.5的微生物群落结构差异显著.变形菌门、拟杆菌门和放线菌门一直为SBR工艺的优势菌门,有利于有机污染物的去除.参与脱氮过程的Niabella和Dechloromonas在反应器内富集,保证了良好的脱氮效果.Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低促进了有机物和总氮的去除及微生物多样性的提高.     

二溴硝基甲烷在紫外光照条件下的光降解

以二溴硝基甲烷为研究,采用单一控制变量法研究了光照强度、初始物浓度、自由氯、溴离子、pH值等影响因子对二溴硝基甲烷光降解的影响,探讨了二溴硝基甲烷的光降解动力学规律.结果表明：二溴硝基甲烷在紫外光条件下的降解遵循一级反应动力学规律,其光降解效率随二溴硝基甲烷初始浓度的增加而减小,随光照强度和pH值增加而增加;溴离子的存在能促进二溴硝基甲烷的光降解;添加自由氯能够显著加快二溴硝基甲烷的光降解效率,并且会使二溴硝基甲烷在光降解的过程中转化为以一溴一氯硝基甲烷为主的其他卤代硝基甲烷.此研究结果可为水处理过程中控制二溴硝基甲烷的形成、降低水质安全风险提供参考.     

含溴黄浦江水消毒过程中溴代三卤甲烷和卤乙酸的生成特性

通过水厂出水DBPs调查和氯化培养实验探讨了黄浦江水中溴离子（Br-）在消毒过程中的迁移及对含溴副产物（溴代三卤甲烷和卤乙酸）生成的影响.结果表明,采用氯胺消毒的水厂出水中约10%的Br-迁移至Br-THMs和Br-HAAs.氯化培养时,在余氯充足的前提下增加Br-浓度,总有机溴（TOBr）和含溴副产物均增加.延长氯化...     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水THMs生成势的控制作用

实验比较了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁催化臭氧氧化后的三卤甲烷生成势(THMFP).考察了不同的溴离子含量、pH值、碱度、O₃/TOC比例、氧化反应时间、催化剂投量时,2种氧化条件下滤后水THMFP的变化规律.发现羟基氧化铁催化氧化后,滤后水的THMFP比单独臭氧氧化后的降低了30.5%.溴离子浓度较高时THMs以溴代产物为主,羟基氧化铁催化氧化后溴代的THMFP是单独臭氧氧化后的45%～65.5%.在滤后水pH值为6.33～9.43、O3/TOC比值为0.65～2.05、氧化时间为2～20min的条件下,羟基氧化铁催化氧化都表现出明显降低THMFP的优势.碱度升高使2种氧化后的THMFP都降低,且使其差值减小.催化剂存在降低THMFP的最佳投量.催化氧化降低滤后水THMFP的原因是比单独臭氧氧化提高了对TOC的去除率,催化产生的羟基自由基进一步氧化降低了水中有机物卤代活性位的数量.     

钴活化过一硫酸盐氧化过程中卤代副产物的生成

活化过硫酸盐产生的硫酸根自由基(SO~(·-)_4)可以降解大多数有机污染物,被广泛用于地下水、土壤修复等领域.本研究发现在钴活化过一硫酸盐(PMS)高级氧化过程中,溴离子会被SO~(·-)_4氧化生成自由溴,继而和苯酚反应生成溴代苯酚,最终生成三溴甲烷和二溴乙酸等副产物.当反应液中苯酚初始浓度为0.05 mmol·L~(-1)、Br~-浓度0.2 mmol·L~(-1)、Co~(2+)浓度5μmol·L~(-1)、PMS浓度1 mmol·L~(-1)、p H为6.0时,三溴甲烷和二溴乙酸的生成随反应的进行先增加后降低,在8 h达到最大,分别为10.3μmol·L~(-1)和14.6μmol·L~(-1).卤代副产物的生成随p H的升高而降低.当卤离子总量保持不变,随着溶液中Cl~-/Br~-比例的增加,卤代副产物的生成总量逐渐降低,而含氯副产物的产量逐渐增加.本研究为全面评价过硫酸盐高级氧化工艺在污染控制方面的应用可行性提供了依据.     

铜均相和非均相催化氯化消毒反应研究

在不同的入水pH值条件下,考察了铜离子存在时的均相情况和铜氧化物存在时的非均相情况下,水中余氯的分解和消毒副产物的生成规律.结果表明,与不含铜的情况相比,铜的存在,无论是均相还是非均相,对余氯的分解均有促进作用.不同的pH值条件下,铜均相和非均相对挥发性氯化消毒副产物三卤甲烷(THMs)的生成和非挥发性氯化消毒副产物二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)生成的影响不同,这主要是由于pH值影响了水中可溶性铜离子的浓度造成的.随着pH值的升高,在铜均相和非均相催化下,水中可溶性铜离子的浓度均降低.可溶性铜离子的浓度会影响水中消毒副产物的生成.对于挥发性氯化消毒副产物THMs来说,当铜离子浓度小于2.5 mg·L-1时,随着铜离子浓度增加,对THMs生成的促进作用加强;当铜离子浓度大于2.5 mg·L-1后,对THMs生成的促进作用减弱;对于非挥发性氯化消毒副产物DCAA和TCAA,随着铜离子浓度增加,DCAA的生成量逐渐增加,TCAA的生成量逐渐减少.     

环境卫生与卫生工程

X33200602684高锰酸钾与氯协同预处理控制三卤甲烷的生成/杨艳玲(北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室)…∥北京工业大学学报/北京工业大学.-2006,32(1).-58~61环图N-45采用气相色谱法,以实验室配水为试验水样探讨了KMnO4与Cl2协同预处理对THMs生成的控制作用。观察了Cl2投量、KMnO4投量对THMs生成量及生成形态的影响,并与单独Cl2消毒时进行比较。结果表明,Cl2投量是影响KMnO4与Cl2协同消毒工艺THMs生成的主要因素;与投药总量相同的单独Cl2消毒相比,采用KMnO4与Cl2协同消毒,可以减少THMs的生成量,随消毒剂…     

水中天然有机物的分类特性及其卤代活性

利用XAD树脂对原水中的天然有机物进行富集分类 ,将其分为腐植酸、富里酸、亲水酸和其它亲水物质等 4种有机组分 .考察了原水中各有机组分的分布及其在加氯消毒过程中的三卤甲烷生成量、生成速度及耗氯量情况 .研究结果表明 ,原水中的主要成分是富里酸 ,占有机物总量的50.7% ,其它3种成分所占比例相对较小 ;原水具有较高的三卤甲烷生成能力 ,富里酸是生成三卤甲烷的主要有机组分 ;对各有机组分卤代活性的研究表明 ,腐植酸、富里酸和亲水酸具有较高的卤代活性 ,其它亲水物质的卤代活性较低 ;从各有机组分的三卤甲烷生成速度及与氯反应速度来看 ,腐植酸、富里酸及亲水酸具有较快的三卤甲烷生成速度 ,与氯的反应速度也较快 ,而其它亲水物质的三卤甲烷生成速度及与氯的反应速度均较低 .     

Ca~(2+)、Al~(3+)对聚丙烯酰胺在高岭土絮凝过程中作用的影响

在实验条件下,Ca~(2+)、Al~(3+)离子对高岭土的絮凝过程有不利影响,且pH越高Ca~(2+)的影响越大,pH越低,Al~(3+)的影响越大.运用分子轨道(MO)理论、溶液化学计算、电子探针测试等手段,研究探讨了其作用机理.认为在酸性和中性范围内,Ca~(2+)、Al~(3+)离子及它们的羟基络合正离子与聚丙烯酰胺之间的相互作用造成后者分子链发生卷曲,导致絮凝效果下降;而在pH>9范围内,Ca~(2+)、Al~(3+)的氢氧化物沉积在高岭土表面,阻碍或抑制了聚丙烯酰胺与高岭土之间的氢键作用.