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.     

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.     

氯、氯胺消毒下钱江源水源水消毒副产物形成特征研究

以钱江源水源水为研究对象,以氯、氯胺为消毒方式,研究了不同消毒条件下,三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)、氯代酮(CKs)、二卤乙酸(DHAAs)、三卤乙酸(THAAs)等消毒副产物(DBPs)的形成情况,以便为水务工作者监测钱江源建库前后水质、DBPs形成的变化提供基础数据.结果显示,氯消毒下DBPs的产量比氯胺消毒高出3~7倍甚至1个数量级,但不管是氯消毒还是氯胺消毒,THMs、HAAs形成量均在我国饮用水标准范围内.氯消毒下,大部分DBPs产量为中、碱性条件酸性条件(除了CKs),氯胺消毒则呈现不同的情况(所有DBPs的产量均为p H=6、p H=7p H=8).消毒剂量对所有DBPs形成具有明显的促进作用;溴离子对THMs、DHANs、DHAAs的形成有明显的促进作用.进一步研究表明,钱江源水源水的水质比钱塘江下游九溪水源水好,DBPs形成也较低,某些指标(如有机碳、有机氮、HANs形成量等)甚至比同省水质较好的金兰水库还要好;而且由于其较高的比紫外吸收值(SUVA),DBPs的溴嵌入能力均比九溪水源水、金兰水库低.此外,就目前的钱江源水源水来说,控制消毒剂量(氯、或氯胺)是控制DBPs形成的有效策略.     

umu试验研究饮用水氯和氯胺消毒过程中遗传毒性的变化以及消毒条件的影响

采用umu遗传毒性测试方法考察了消毒剂投加量、反应时间和消毒剂氯氮比对某饮用水厂臭氧-生物活性炭出水加氯或氯胺消毒前后遗传毒性的影响.结果表明,炭后水具有一定的遗传毒性(20～70 ng/L),加氯或氯胺消毒后遗传毒性增加.反应时间为24 h,在相同投加量下氯消毒遗传毒性(40～95 ng/L)高于氯胺消毒遗传毒性(20～40 ng/L);当氯初始投加量从0 mg/L增加到10 mg/L时,炭后水的遗传毒性先迅速增加,在0.5～1 mg左右达到极大值,然后再降低,在3～5 mg左右达到极小值后缓慢上升,但是氯胺消毒后水样遗传毒性变化规律不如氯消毒的明显.当投加量为3 mg/L时,随着反应时间从0 h延长至72 h,无论是氯消毒还是氯胺消毒,炭后水遗传毒性均是先迅速增加,在2 h时达到极大值后再下降,在18 h左右达到极小值然后缓慢上升,而且任意反应时间内,氯胺消毒的遗传毒性(20～62 ng/L)均小于氯消毒(83～120 ng/L).本试验还研究了消毒剂氯氮比对炭后水氯消毒后遗传毒性的影响.在本试验条件下,从遗传毒性的角度看,对于饮用水消毒氯胺比氯更安全,而且2种消毒方式的遗传毒性的变化规律均不同于总HAAs的变化规律.     

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。     

混凝-吸附处理黄河水及对氯消毒中氯衰减的影响

选用2种无机高分子混凝剂聚合氯化铁(PFC)和聚合氯化铝(PAC)处理黄河水,考察了混凝剂的投加量对浊度、UV254、DOC和高锰酸盐指数的去除效果,并结合混凝出水的Zeta电位分析其混凝机制.选择粉末活性炭与混凝联用,研究了混凝剂和吸附剂投加量以及二者的投加顺序对有机物去除效果的影响,并对混凝吸附后出水进行加氯消毒,考察水中残余氯随时间的变化.结果表明,2种混凝剂均有较高的浊度去除率(﹥90%).PAC对UV254、高锰酸盐指数和DOC的去除率分别为29.2%、26.1%和27.9%;PFC对三者的去除率分别为32.3%、23.3%和32.9%.PAC在混凝过程中,电中和作用占主导地位;PFC在混凝过程中,吸附架桥和电中和同时发挥作用.混凝-吸附联用处理黄河水样时,有机物的去除率随混凝剂和吸附剂投加量的增加而升高.先混凝后吸附工艺对UV254和DOC的去除效果优于先吸附后混凝工艺.先使用PAC混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为95.2%和99.9%;对于PFC,先混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为90.1%和99.9%.但是先投加粉末活性炭能提高矾花的沉降性能,且处理出水在保持持续消毒效果方面优于前者.     

配水管网中与有机物反应的余氯衰减动力学模型

提出一级二级反应组合动力学模型,用大量实验数据拟合模型中的参数,模拟配水管网系统中余氯衰减的水体消耗部分.该模型定量反应了温度T、初始氯浓度c₀和TOC与余氯衰减之间的复杂关系.除初始阶段外,组合模型可简化为一级反应模型;T、TOC和c₀与余氯衰减之间的关系分别可简化为指数关系、正线性关系和负线性关系.该模型较好地解释了余氯衰减在初始阶段进行相对较快这一现象.实验数据验证的结果表明:该组合模型与实验数据吻合良好,优于传统的一级反应模型.     

亚硝氮在氯及氯胺消毒中形成三氯硝基甲烷的作用研究 ——以色氨酸为例

以溶解有机碳为5 mg·L-1的色氨酸溶液为研究对象,探索氯和氯胺消毒时,不同影响因子对亚硝氮在三氯硝基甲烷(TCNM)形成中的作用,从而识别其关键消毒因子.结果表明:NO-2的加入对TCNM的形成有明显的促进作用.对氯消毒来说,NO-2对TCNM形成的促进作用在酸性条件下(TCNM增量为11.82μg·L-1)比碱性条件下(TCNM增量为2.66μg·L-1)更为明显;而对于氯胺,却在中碱性条件下较为明显(pH=5,6,7,8,9,TCNM的增量分别为0.04、0.11、0.50、0.34、0.27μg·L-1).但不管是氯消毒还是氯胺消毒,NO-2对TCNM形成的促进作用基本随着消毒剂量、反应时间的增加而增加.由极差分析得知,氯、氯胺消毒下影响NO-2对TCNM形成的关键的因子均是pH值.     

二甲胺盐酸盐与氯胺生成NDMA动力学研究

研究了二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成N,N-亚硝基二甲胺（NDMA）的动力学.采用隔离法测定得到反应物浓度与时间的变化关系,进而采用尝试法求解反应级数、速率常数、速率方程和活化能.结果表明：对于二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成中间体的第一步过程,反应物两者的反应级数均为一级,反应速率常数在5,15和25℃下分别为1.5361×10^-3,1.8707×10^-3,7.7217×10^-3mol^-1·min^-1,反应活化能Ea为51.27kJ/mol.由反应速率常数和活化能数值可以看出温度高有利于反应的进行.所得结果可为含二甲胺基及其同系物与氯胺整体反应的动力学研究,以及原水处理过程中消毒副产物NDMA生成风险的判定提供实验依据.     

两种有前途的饮用水消毒剂——氯胺和二氧化氯

为了防止或减少自来水中因采用常规氯化法消毒而产生的危害人类健康的有机氯化物。本文对用氯胺消毒和二氧化氯消毒进行论述,旨在推荐这两种有效的饮用水消毒法的广泛应用,以提高或改善自来水的水质。     

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.     

基于PMA-定量PCR选择性检测技术的病原菌消毒特性研究

建立了一种核酸染料propidium monoazide(PMA)与定量PCR技术联合选择性检测活性病原菌的技术(PMA-qPCR),以大肠杆菌作为模式菌,研究了氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活特性.结果表明,PMA染料能够分别去除99.94%和99.99%的来自非活性大肠杆菌和沙门氏菌的DNA,PMA-qPCR技术能够有效区分活性菌与非活性菌;PMA-qPCR技术得到的氯和一氯胺消毒对大肠杆菌的灭活曲线符合一级动力学方程,灭活速率常数分别为 2.24 L·(mg·min)^-1和0.0175 L·(mg·min)^-1,低于平板培养法得到的灭活速率常数;当大肠杆菌的去除率达到99%时,采用PMA-qPCR技术检测需要的ct值相比于平板培养法从0.6 mg·L^-1·min上升到0.9 mg·L^-1·min(氯消毒)和从20 mg·L^-1·min上升到超过100 mg·L^-1·min(一氯胺消毒);随着ct值的升高,常规qPCR的检测结果基本不变,因此常规qPCR不能够反映氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.作为一种新的表征消毒特性的检测技术,PMA-qPCR技术有助于更为准确地评价氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.     

基于化学反应动力学的饮用水铝形态分布模型研究

目前饮用水中的总铝超标现象十分严重,其危害与铝的存在形态密切相关.本研究利用三层前反馈式的人工神经网络技术,建立了基于化学反应动力学的铝形态预测模型.结果表明,无机单核铝和溶解铝的浓度变化速率与反应时间及水温、pH、总铝、氟离子、磷酸根和硅酸根等水质参数密切相关,二者的反应级数均为三级.通过人工神经网络可有效地进行饮用水中无机单核铝和溶解铝反应动力学参数的预测;反应速率常数k和初始浓度项1/c02的计算值和模型预测值的相关系数R均大于0.999.由M市管网水铝形态的预测结果可知:当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型对无机单核铝浓度的预测误差较大;而当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型有较好的预测能力,无机单核铝和溶解铝的相对预测误差分别为±15%和±10%.     

基于影响因素分析的给水管网主体水余氯衰减模型

余氯在管网中主要发生主体水反应和管壁反应。一方面自身会不断消耗衰减,导致管网末梢处余氯值达不到要求,另一方面,氯会与水体中的某些有机物反应生成三卤甲烷等消毒副产物。以上作为氯消毒的两个主要问题,既相互矛盾又相互联系。其中余氯在主体水中的反应受到多种因素的影响,这些因素包括温度,初始余氯浓度和水体水质情况等等。论文在正交试验设计的基础上,通过对试验结果的极差和方差分析,得出结论:温度是影响余氯衰减的最主要因素,其次是水体水质情况,影响最小的是初始余氯浓度。在正交试验结果的基础上做定性分析的同时,采用编程拟合建立了改进的主体水余氯衰减模型,得到的参数组合为A=21 428 571,m=0.539,α=2.903。该改进模型不仅能很好地拟合试验结果,而且由于是基于正交试验所建立,模型的代表性和适用性都更加优越。     

饮用水消毒的若干技术问题探讨

对饮用水中余氯测定存在的问题、余氯与加氯量的关系、水中消毒剂残余量的控制等饮用水消毒所涉及的若干技术问题进行了试验研究和探讨。通过试验摸索出1种测定余氯的分光光度法,作为对目视比色法的修正。     

含氟废水处理中氟衰减的化学动力学研究

通过模拟实验，研究人氟化钙沉淀反应的动力学以及同离子效应、温度和ｐＨ条件对反应速度和最终结果的影响。结果表明：沉淀反应中氟的衰减速度率符合三级反应动力学方程：钙离子浓度的增加降低了沉淀反应的活化能，使沉淀反应的“启动时间”、半衰期、五分之四衰期、十分之九衰期大大缩短，并使水中氟化物浓度降至３．００ｍｇ／Ｌ以下；温度对氟化钙沉淀反应速度的影响符合阿螺尼乌斯（Ａｒｒｈｅｎｉｎｇ）经验公式；沉淀反应的最     

控制饮用水消毒副产物的研究状况与评述

论文简述了科学界对饮水消毒副产物问题的认识过程，对当前控制消毒副产物的主要途径和主要研究成果进行了综合评述。     

饮用水中消毒副产物1,1-二氯丙酮的形成机制

采用气相色谱/质谱法,以甲基叔丁基醚为萃取剂,1,2-二溴丙烷为内标物,建立了消毒副产物1,1-二氯丙酮(DCAce)的测定方法.以L-亮氨酸为前体物,考察了DCAce的形成过程和影响因素.结果表明,当氯胺投加量在5~30 mg·L-1范围内,DCAce的生成量随着氯胺投加量的增加而增加;DCAce的生成量随着p H的增大而逐渐减小,在酸性条件下DCAce的生成量比中性和碱性条件下高;在15~35℃范围内,温度对DCAce生成量的影响较明显,生成量随着温度的升高而增加;L-亮氨酸形成DCAce的过程包括8个步骤,经过取代、氧化、断键、氨基重氮化和还原等一系列复杂的反应后,最终形成DCAce.