铜管模拟输配系统中氯胺衰减过程与模拟

研究了氯胺在铜管模拟输配系统中的衰减过程,并利用一级反应动力学模型对氯胺衰减规律进行了模拟;考察了pH、初始氯胺浓度等水质条件与流速等水力条件对氯胺衰减速率的影响.结果表明,pH值是影响氯胺衰减速率与金属铜溶出的重要因素,pH越低氯胺衰减越快;提高氯胺初始浓度可加快氯胺衰减速度,也可增加金属铜的溶出量;流速对氯胺衰减速率的影响不大.此外,衰减动力学过程模拟结果表明,采用一级反应动力学模型可以较好地拟合不同条件下的氯胺衰减规律.从而对于工程中不同条件下消毒剂浓度预测具有重要意义.     

中压紫外对碘酸根的降解及后续氯胺化I-THM生成特性

以碘酸根为研究对象,研究中压紫外对碘酸根的降解速率,天然有机物及共存碘离子对其降解速率影响,在此基础上,采用氯胺消毒方式,考察溶液pH、氯胺投加量及溴离子浓度对碘代消毒副产物的生成影响.研究发现,饮用水中压紫外消毒工艺对碘酸根具有明显降解作用,其光反应产物为碘离子.降解过程符合拟一级反应动力学方程,中压紫外光强为8.5mW/cm~2时,其拟一级反应速率常数为(0.403±0.059)×10~(-3)s~(-1).水中天然有机物(NOM)可促进紫外光对碘酸根的降解,而初始碘离子浓度会抑制碘酸根降解.含碘酸盐原水经中压紫外光照射后,后续氯胺消毒工艺将大量产生碘代三卤甲烷(I-THMs).因此在采用中压紫外/氯胺联合消毒的净水工艺中,碘酸根转化后形成碘代消毒副产物的风险应当引起关注.     

南水北调丹江口水库水氯(胺)化消毒副产物产生特性与消毒工艺对比

系统研究了南水北调中线工程水源——丹江口水库水在氯(胺)化消毒条件下,常规消毒副产物的产生特性,考察了消毒方式、消毒剂投加量、接触时间、p H和溴离子浓度等因素的影响,并对消毒工艺参数进行了优化.结果发现,丹江口水库水经氯化消毒可产生三氯甲烷、二氯一溴甲烷等常规含碳和较低浓度二氯乙腈、三氯硝基甲烷等含氮消毒副产物,而氯胺化消毒仅产生三氯甲烷和三氯硝基甲烷等消毒副产物(disinfection by-products,DBPs).自由氯消毒过程产生的各类型DBPs浓度约为氯胺消毒的7.5倍,短时自由氯转氯胺方式DBPs产生量介于两者之间;随着自由氯投加量增加,各类型消毒副产物均呈现增加趋势,投加量大于2 mg·L-1后DBPs增加量较少.随氯胺投加量增加,三氯甲烷生成量变化不大,投加量大于2mg·L-1后可产生三氯硝基甲烷等副产物.随反应时间延长,自由氯的衰减速率明显大于氯胺,同时消毒副产物增长量明显快于氯胺消毒.随着p H升高,自由氯消毒后三卤甲烷含量呈现增加趋势,而氯胺消毒后变化不明显.随溴离子浓度的增加,自由氯和氯胺消毒后副产物类型均向溴代DBPs转变,同时总生成量明显增加,自由氯消毒DBPs增长量明显大于氯胺消毒过程.丹江口水库水采用氯胺化消毒可以降低消毒副产物的生成风险,如采用自由氯消毒方式,水厂需根据实际常规处理工艺重点控制自由氯的投加量等参数.     

碘离子对次氯酸氧化一价铊动力学影响及机理研究

铊(Tl)是一种在环境水体中广泛存在的痕量重金属,由于其对生物体毒性巨大,国家和地方高度重视铊污染防治,并将其作为优先监测的重金属污染物之一。氧化法是一种常用并且有效的除铊方法,该方法通过将一价铊(Tl (I))预氧化为更容易沉积的三价铊(Tl (Ⅲ))来实现总铊的去除,但容易受到水体中卤素离子的影响。本研究以水处理中常用的次氯酸钠(NaOCl)作为典型氧化剂,通过采用ABTS分光光度法检测生成Tl (Ⅲ)的浓度变化,考察了环境中常见的卤素碘离子对Tl (I)在这种典型氧化过程动力学中的影响,并结合动力学模型对其机理进行了探究。结果表明,在HOCl氧化过程中,碘离子的加入在pH为6.0、7.0和8.0时均表现出了促进Tl (I)氧化的现象,其中碘离子浓度在高于100 μmol/L时才有明显的催化氧化作用,且在100～1 000 μmol/L浓度范围内反应速率随着碘离子浓度升高氧化速率加快。在酸性和中性条件下500 μmol/L碘离子催化HOCl氧化Tl (I)符合假一级动力学过程,且随着pH的升高反应速率常数逐渐降低。推测碘离子的催化氧化作用为碘离子被次氯酸氧化后,产生具有更强氧化性的次碘酸进而继续氧化Tl (I)。本研究探究了在次氯酸氧化Tl (I)过程中,以碘离子为代表的卤素离子的存在对氧化过程的影响,突出了碘离子在影响Tl (I)氧化动力学中的关键作用。这对于完善铊的氧化还原性质以及评估含卤水中铊的去除策略,保障饮用水安全具有重要意义。     

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.     

水中利谷隆氯化降解动力学和消毒副产物生成特性

采用常用消毒剂次氯酸钠对含氮除草剂利谷隆开展了氯化降解实验研究,系统考察了加氯量、p H值、加Br-量以及温度对降解效果的影响,分析了氯化反应过程中消毒副产物生成特性.结果表明,次氯酸钠对利谷隆的氧化降解过程符合二级反应动力学;p H值对该降解反应影响较大,当p H值为7时反应速率最快,其中HOCl、OCl-与利谷隆的基元反应速率常数分别为4.84×102L·(mol·h)-1和3.80×102L·(mol·h)-1.在添加溴离子时,反应速率随着溴离子的加入逐渐减小.改变温度时,反应速率随着温度的增加而逐渐增大.利谷隆在氯化降解过程中可产生三氯甲烷、二氯乙腈、三氯硝基甲烷、卤代丙酮等多类型消毒副产物.在不同p H值和添加溴离子条件下,消毒副产物种类与浓度会出现显著差异.     

含碳酸盐水溶液中扑热息痛的光解研究

采用动力学方法研究了环境浓度范围内的扑热息痛在含碳酸盐溶液中的光解,比较了碳酸盐自由基和羟基自由基对扑热息痛的光解效果,探讨了pH值、硝酸根离子、腐殖质、氯化钠、钙镁离子等因素对扑热息痛光解的影响.利用GC/MS技术鉴定了扑热息痛的光解产物,并探讨了扑热息痛在碳酸根体系中可能的光解途径.结果表明,扑热息痛与碳酸盐自由基反应的二级反应速率常数为 k.=5.0×107L·(mol·s)-1,低于与羟基自由基反应的二级反应速率常数kb=8.1×109L·(tool·s)-1,但是由于天然水体中碳酸盐自由基的稳态浓度较高,所以碳酸盐自由基对扑热息痛光解的影响和羟基自由基大致相当.提高体系pH值,加入硝酸根离子、氯化钠或者钙镁离子都会加快扑热息痛的光解速率;而加入Suwannee河富里酸则会降低光解速率.     

含氮消毒副产物卤乙酰胺的水解特性

为探究高毒性含氮消毒副产物HAcAms（卤乙酰胺）的水解特性,选取水中普遍存在的2种溴代HAcAms[BCAcAm（溴氯乙酰胺）、DBAcAm（二溴乙酰胺）]与2种氯代HAcAms[DCAcAm（二氯乙酰胺）、TCAcAm（三氯乙酰胺）]作为研究对象,研究pH、初始ρ（HAcAms）、温度、氯消毒剂和氯胺消毒剂等因素对HAcAms稳定性的影响.结果表明:①4种HAcAms在pH为5和7时较稳定,在pH为8~10下发生碱性催化水解反应,并且水解速率随pH升高而增加.②相同碱性环境中,4种HAcAms的水解速率大小依次为TCAcAm > DCAcAm > BCAcAm > DBAcAm,并且初始ρ（HAcAms）（30~150 μg/L）越小,温度（25~35℃）越高,HAcAms水解速率越大.③中性条件下,4种HAcAms在ρ（NaClO）（NaClO为次氯酸钠）为1~5 mg/L时均迅速氯化分解,并且分解速率随ρ（NaClO）增加而增大,4种HAcAms分解速率的大小规律与其碱性水解速率大小规律一致.④当pH为7时,4种HAcAms在ρ（NH₂Cl）（NH₂Cl为一氯胺）为0.5~5 mg/L下较稳定.研究显示,水中HAcAms在高pH、低初始ρ（HAcAms）、高温及氯消毒剂存在的条件下易水解,其中溴代HAcAms比氯代HAcAms更稳定,其在饮用水与再生水中的风险更需要重视.      

氯及氯胺灭活大肠杆菌的消毒动力学模型

分别研究了游离氯和一氯胺在pH7.0、20℃时对大肠杆菌的灭活作用,利用6种不同消毒动力学模型:Chick’slaw,Chick-Watson,Hom,Rational,Hom-Powerlaw,Selleckmodel对试验数据进行了拟合,通过对拟合结果的比较分析得出:在消毒剂符合一级衰减动力学情况下,游离氯和一氯胺灭活大肠杆菌的最佳拟合模型分别是3参数的Rational模型和2参数的Selleck模型.     

紫外光-氯联用污水消毒削弱拖尾程度的实验研究

研究了紫外光-氯联用消毒工艺削弱二级出水氯消毒拖尾程度.考察了紫外光-氯使用顺序、pH、氯投量、紫外光剂量等因素对氯消毒大肠杆菌动力学曲线的影响.SS浓度对"拖尾现象"有显著影响,降低SS浓度能够有效提高拖尾区灭活率.紫外光-氯联用消毒能提高一级反应区的灭活速率1.08～1.25倍,并将拖尾区灭活率提高2～2.5个对数级,二者存在明显协同作用.UV/HOCl方式效果优于HOCl/UV方式.降低pH,提高氯投量将加快一级反应区消毒速度而更快进入拖尾区.紫外光剂量变化对拖尾区开始时间没有显著影响.     

不同管材对氯胺消毒副产物生成与水质生物稳定性的影响

模拟考察了上海某水厂出厂水在不同输配管网体系中水质的变化规律,研究了管材和氯胺投加量对输配过程水质变化的影响.结果表明,不同输配管网体系氯胺的衰减速率总体上符合如下规律:镀锌管>铜管>不锈钢管>聚乙烯管(PE管)>三型聚丙烯管(PPR管),季节因素对氯胺衰减速率影响较大,秋冬季节氯胺衰减的速率显著降低;消毒副产物三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的生成规律为:PE管?PPR管>玻璃管>不锈钢管>铜管>镀锌管;五种管材中异氧菌总数(HPC)的生长数量为:镀锌管>>PE管>不锈钢管>PPR管>铜管;铜管和PE管中生物可同化有机碳(AOC)显著高于其余管材及出厂水.     

pH值对氨氮电化学氧化产物与氧化途径的影响

研究了含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化.讨论了pH值对氨氮电化学氧化效果、产物及其途径的影响.结果表明,在弱碱性条件下.有利于电解过程中羟基自由基和游离氯的生成.氨氮的电化学氧化速率较大.在有氯离子存在的情况下,氨氮电化学氧化过程中有氯胺生成,氯胺的组成与体系的pH值有关.当pH>9时,一氯胺占优势;当pH=7时.一氯胺和二氯胺同时存在,并且近似相等;当pH<5时,主要是二氯胺;pH值>5时,可以避免三氯化氮的生成.在电流密度为20mA/cm2时.电解产生的羟基自由基<5×10-15mol/L,氨氮电化学氧化的2种途径中间接氧化起主要作用.     

pH值对氨氮电化学氧化产物与氧化途径的影响

摘要:研究了含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,讨论了pH值对氨氮电化学氧化效果、产物及其途径的影响。结果表明,在弱碱性条件下,有利于电解过程中羟基自由基和游离氯的生成,氨氮的电化学氧化速率较大。在有氯离子存在的情况下,氨氮电化学氧化过程中有氯胺生成,氯胺的组成与体系的pH值有关,当pH>9时,一氯胺占优势;当pH=7时,一氯胺和二氯胺同时存在,并且近似相等;当pH<5时,主要是二氯胺;pH值大于5时,可以避免三氯化氮的生成。在电流密度为20mA/cm2时,电解产生的羟基自由基小于5×10-15mol/L,氨氮电化学氧化的2种途径中间接氧化起主要作用。     

Influencing factors of disinfection byproducts formation during chloramination of Cyclops metabolite solutions

Effects of reaction time, chlorine dosage, pH and temperature on the formation of disinfection byproducts(DBPs), were investigated during the chloramination of Cyclops metabolite solutions. The results showed that some species of DBPs like trichloromethane(TCM), dichloroacetic acid(DCAA) and trichloroacetic acid(TCAA) could accumulate to their respective stable values with a progressive elevation in reaction time and monochloramine concentration. And 1,1,1-2-trichloropropanone(1,1,1-TCP) content decreased correspondingly with a continuous increase of reaction time. The amounts of chloral hydrate(CH), chloropicrin(TCNM), 1,1,1-TCP and DCAA firstly increased and then decreased with increasing monochloramine doses. Higher temperature resulted in a decrease of CH, dichloroacetonitrile(DCAN), 1,1-dichloropropanone(1,1-DCP), 1,1,1-TCP, DCAA and TCAA concentration. pH affected the formation of the different DBPs distinctly. TCM accumulateded with the increase of pH under 9, and DCAA, TCAA, CH and 1,1-DCP decreased continuously with increasing pH from 5 to 10, and other DBPs had the maximum concentrations at pH 6–7.     

饮用水氯化消毒过程的动力学模型研究进展

饮用水氯化消毒的安全性问题一直是水处理领域的研究重点,其氯化消毒过程动力学过程模型的建立,对于饮用水含氯量监测、评价及生成消毒副产物的控制具有重要意义。本文概述了饮用水氯化消毒过程的有关动力学模型研究现状及进展,从模型依据的机理和表达形式等方面分析了饮用水氯化消毒过程的动力学模型研究进展,介绍了广泛应用的几种模型,如Clark自由氯衰减模型、Valentine氯胺衰减模型等,通过对相关模型的原理、异同点、优缺点、适用性的对比及对影响模型的因素分析,对氯化消毒过程中动力学模型的今后发展趋势作了展望。     

诺氟沙星生产中溴的循环使用研究

通过气相色谱仪和气相色谱-质谱联用仪确定了某制药厂用回收的溴化钠生产的溴乙烷中所含杂质的具体成分及其含量。并分析讨论了溴乙烷中各杂质来源。通过测定溴化钠、碳酸钠在不同温度、不同浓度的乙醇溶液中的溶解度,确定了回收溴化钠的最佳工艺条件。实验结果证明:用60%的乙醇溶液分两次在50℃时溶解溴渣,NaBr的回收率达到98.0%,二次溶解则能达到99.0%。用该法回收的溴化钠用于制备溴乙烷,当NaBr∶H2O∶C2H5OH∶H2SO4=1∶5.00∶1.30∶2.13时,纯度高达98.0%,回收率为79.6%,满足工业化生产的要求。     

The role of metal oxides on oxidant decay and disinfection byproduct formation in drinking waters: Relevance to distribution systems

Maintaining a residual disinfectant/oxidant (e.g., chlorine and chlorine dioxide), is a generally used strategy to control microbial contaminants and bacterial regrowth in distribution systems. Secondarily oxidant, such as hypobromous acid (HOBr), can be formed during chlorination of bromide-containing waters. The decay of oxidants and formation of disinfection byproducts (DBPs) due to the interaction between oxidants and selected metal oxides were studied. Selected metal oxides generally enhanced the decay of these halogen-containing oxidants via three pathways: (1) catalytic disproportionation to yield an oxidized form of halogen (i.e., halate) and reduced form (halide for chlorine and bromine or chlorite for chlorine dioxide), (2) oxygen formation, and (3) oxidation of a metal in a reduced form (e.g., cuprous oxide) to a higher oxidation state. Cupric oxide (CuO) and nickel oxide (NiO) showed significantly strong abilities for the first pathway, and oxygen formation was a side reaction. Cuprous oxide can react with oxidants via the third pathway, while goethite was not involved in these reactions. The ability of CuO on catalytic disproportionation of HOBr remained stable up to four cycles. In chlorination process, bromate formation tends to be important (exceeding 10 µg/L) when initial bromide concentration is above 400 µg/L in the presence of dissolved organic matter. Increasing initial bromide concentrations increased the formation of DBPs and calculated cytotoxicity, and the maximum was observed at pH 8.6 during chlorination process. Therefore, the possible disinfectant loss and DBP formation should be carefully considered in drinking water distribution systems.