含碘水折点加氯过程中消毒副产物的生成影响机制

文中重点考察含碘水折点加氯过程中消毒副产物(DBPs)的生成特性,包括常规含碳类DBPs(C-DBPs)和新型含氮类DBPs(N-DBPs)。旨在通过探索不同碘离子浓度(I^-)、溴碘摩尔比(Br^-/I^-)、天然有机物(NOM)浓度以及pH条件下C-DBPs和N-DBPs的生成趋势,寻求一种最佳的氯投加方式,从而减少消毒副产物的生成。试验研究结果表明,当水中只存在I^-时,沿折点加氯曲线生成的C-DBPs和N-DBPs主要是三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN),且随着加氯量的增加,TCM和DCAN生成浓度均逐渐增加,折点以后浓度增加更明显。当加氯量一定时,随着I^-浓度的升高,TCM和DCAN生成量反而略有下降。而当水中同时含有Br^-、I^-时,折点加氯过程中会额外产生多种具有更高细胞毒性的溴代C-DBPs[二溴一氯甲烷(DBCM)、一氯二溴甲烷(CDBM)和三溴甲烷(TBM)]和溴代N-DBPs[一溴一氯乙腈(BCAN)和二溴乙腈(DBAN)]。随着Br^-/I^-增加,TBM和DBAN浓度逐渐升高并成为主要DBPs。随着NOM浓度升高,TCM和DCAN生成量增大并逐渐饱和。pH不仅会影响折点加氯过程中氯形态变化,还会影响DBPs的生成,其中pH值=6.0时TCM生成量最少,pH值=8.0时DCAN生成量最少。     

青草沙原水不同亲疏水组分氯化过程中的有机氯胺生成与转化特性

有机氯胺是由水中溶解性有机氮类物质经氯(胺)化消毒后,其氨基上的H被Cl取代后生成的一类消毒衍生物。有机氯胺是一种氯(胺)化消毒过程中的中间产物,是其它毒性更大的消毒副产物(DBPs)的前体物。本研究通过对比青草沙原水中不同亲疏水组分氯化过程中有机氯胺的生成情况,探明了有机氯胺的前体物组成特性,同时明晰了各组分产生的有机氯胺与后续产生的新兴含氮消毒副产物(N-DBPs)的转化关系。研究发现青草沙原水中弱疏水性物质最易生成有机氯胺,最大浓度为1.18 mg/L;随氯化反应进行,有机氯胺浓度与N-DBPs生成浓度总体成反比;强疏水性物质生成N-DBPs最多,主要为二溴一氯硝基甲烷(DBCNM),最大浓度为87.22μg/L。     

不同消毒方式和工艺条件对碘代三卤甲烷生成的影响

水中碘代类消毒副产物(I-DBPs)是目前饮用水领域开始关注的新兴卤代消毒副产物种类之一,尽管碘代类消毒副产物的浓度维持在ng/L~μg/L的数量级,但其三致性远大于溴代和氯代类消毒副产物。以实际水体——京密引水渠原水为重点研究对象,研究了不同消毒方式和工艺条件下碘代三卤甲烷(I-THMs)的生成特征,探索其生成机理。结果表明,I-THMs的生成受pH、消毒方式和I~-浓度等因素的显著影响。所有消毒方式在I~-浓度较高时(≥1000μg/L)均有助于CHI_3的生成;I~-浓度适量时(≤750μg/L),氯胺消毒、氯消毒、HOBr和HOBr+(NH_4)_2SO_4消毒主要生成的消毒副产物分别为CHI_3、CHCl_2I以及含Br的I-THMS。I-THMs的产量随pH的升高而增多,且氯胺消毒受pH的影响最明显,而含Br的I-THMs的产量随pH的升高而减少。HOBr消毒可有效减少I-THMs的生成,且不会导致Cl/Br-THMs的生成量明显增加,具有一定应用前景,值得深入研究。     

2种形态铜绿假单胞菌在氯消毒过程中消毒副产物研究

为研究悬浮和附着生长下的铜绿假单胞菌经氯消毒后消毒副产物的生成情况,以无菌生理盐水模拟悬浮生长环境,选取镀锌材料建立附着生长模型,采用UFC法进行加氯试验,气相色谱分析。结果表明,2种形态下的铜绿假单胞菌均为消毒副产物前驱物质,主要副产物包括三卤甲烷(THMs)、三氯乙腈(TCAN)和水合三氯乙醛(CH),且THMs符合TOC含量、单位耗氯量大小关系,而TCAN和CH则相反,可能是由生物膜胞外聚合物中的某种蛋白质结构引起。Br-的存在对CHCl3和TCAN产生抑制作用,转而形成更多的CHBr3和二溴乙腈,当Br-的质量浓度为2 mg/L时,CHBr3和二溴乙腈含量达到最大值,且主要影响总THMs和卤乙腈的含量,溴氯甲烷和溴氯乙腈的含量均随Br-含量的增加而先升高后降低。     

Fe(Ⅱ)/PS预氧化系统去除水中碘海醇研究

首先研究了碘海醇在Fe(Ⅱ)/PS高级氧化体系中的降解,包括其反应条件、影响因素及降解机理。然后考察了碘海醇在经过Fe²⁺/PS预氧化后与常规消毒剂(氯和氯胺)反应生成消毒副产物的情况。结果表明：单独Fe²⁺和单独PS均不能降解碘海醇,但Fe²⁺/PS体系可以将其快速降解。降解率在Fe²⁺与PS摩尔比为1时最大且与初始氧化剂浓度正相关,与初始碘海醇浓度、初始NOM浓度和初始pH负相关。氧化降解碘海醇的主要活性自由基为SO₄.^-而非.OH。经Fe²⁺/PS体系预氧化后,氯化产生的DBPs浓度高于氯胺化,而氯胺化产生的I-THMs浓度高于氯化。不论氯化和氯胺化,I-THMs和DBPs浓度均随着初始消毒剂浓度的增加而增加,随着初始碘海醇浓度和初始pH的增加先增加后降低。     

氯胺消毒对管网中消毒副产物的控制

相对氯消毒，氯胺具有消毒副产物生成量低的特点。本试验模拟管网，取典型的停留时间2d，考察了氯胺消毒时，pH和C12：N对管网中的消毒副产物（三卤甲烷和卤乙酸）浓度的影响。试验表明，消毒副产物的浓度及其含溴的程度基本上随着pH降低、C12：N升高而增大。试验条件下，氯胺生成的卤乙酸量大都高于三卤甲烷，并且以二卤乙酸为主，这和自由氯时所生成三卤甲烷多、卤乙酸以三卤乙酸为主的倾向正好相反。     

重组酪氨酸脱羧酶酶学性质

酪氨酸脱羧酶能以L-酪氨酸为底物脱羧生成酪胺。该文利用pET28a为载体在宿主细胞E.coli BL21(DE3)中重组表达了短乳杆菌来源的酪氨酸脱羧酶,并研究了其酶学性质,考察了起始pH、温度、辅酶、底物浓度等因素对酶活的影响。结果表明,酪氨酸脱羧酶重组表达成功,酶促反应工艺为:在1 mL转化液中含有0.18 g L-酪氨酸,0.02 g湿菌体,0.2 mol/L的醋酸缓冲溶液和0.2 mmol/L的5'-磷酸吡哆醛,40℃,pH=5.5,反应7 h,L-酪氨酸的摩尔转化率达到99%。酪氨酸脱羧酶酶活为29.2 U/g,Km值和Vmax为0.71 mmol/L和9.31mol/(L·min·g)。     

消毒副产物N-亚硝基二甲胺的生成规律研究

为了研究氨氮和有机氮化合物共存体系加氯消毒条件下N-亚硝基二甲胺（NDMA）的生成规律,采用50mg/L氨氮加氯消毒再与30mg/L 的二甲胺（DMA）反应,首先研究了反应时间、氯胺浓度、pH值、氯氮比（自由氯与氨氮的质量比）对NDMA生成量的影响;然后在此基础上选取废水体系中具有代表性的3种有机氮化合物尿素、甘氨酸、苯丙氨酸,重点考察了这3种有机氮化合物对氯胺以及对NDMA生成情况的影响。结果表明：pH值和氯氮比对NDMA生成量影响最大;氨氮溶液中加入有机氮化合物后加氯消毒,会使生成一氯胺浓度的峰值点向氯氮比增大的方向移动,同时会降低同一氯氮比下NDMA的生成量。     

典型有机氮化物对饮用水消毒卤乙腈生成量和耗氯量的影响

以滤后水为本底,研究了其在氯化消毒过程中卤乙腈（HANs）的生成量,并考察了投氯量和pH值的影响。以甘氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸和甲胺6种物质为典型有机氮化物,研究了其对饮用水消毒过程中HANs生成量和耗氯量的影响。结果显示,HANs生成量与投氯量成正比、与pH值成反比。UFC结果显示滤后水本底HANs生感量为11．2μg·L^-1;有机氮化物的存在会强化消毒过程中HANs的生成,强化作用与有机氮化物性质和含量有关;6种有机氮化物对HANs的影响顺序为天门冬氨酸（36．0μg·L^-1）〉甘氨酸（17．2μg·L^-1）≈甲胺（17．0μg·L^-1）〉赖氨酸（14．0μg·L^-1）≈亮氨酸（13．8μg·L^-1）≈半胱氨酸（13．6μg·L^-1）;有机氮化物还能使耗氯量增加,增加值与有机氮化物性质和含量有关,多数有机氮化物所造成的耗氯量增加与其含量线性相关。     

阳离子表面活性剂缔合微粒荧光光谱法测定水中溶解氧

用I_3^-和罗丹明6G(Rh6G)在硫酸锰硫-酸盐介质中反应,形成离子缔合物,采用荧光分光光度法测定水中溶解氧(DO)。研究了反应条件(KI浓度、反应时间、硫酸锰浓度、硫酸浓度、Rh6G浓度)对反应灵敏度、准确度、光谱强度的影响。结果表明,随着KIO_3浓度的增加,I_3-和罗丹明6G(Rh6G)在硫酸锰硫-酸盐介质中反应,形成离子缔合物,采用荧光分光光度法测定水中溶解氧(DO)。研究了反应条件(KI浓度、反应时间、硫酸锰浓度、硫酸浓度、Rh6G浓度)对反应灵敏度、准确度、光谱强度的影响。结果表明,随着KIO_3浓度的增加,I_3^-的浓度随之增加,Rh6G-I_3缔合微粒的结合度相应增加, KIO_3浓度与Rh6G-I_3缔合粒子的荧光强度的线性关系非常清晰。采用浓度为0.375 mmol/L KI、7.5 mmol/L MnSO_4、5.0 mmol/L H_2SO_4、10μmol/L Rh6G,在室温下反应30 min,KIO_3的浓度在0.116 9～3.51μmol/L范围内ΔI呈现良好的线性关系,回归方程ΔI=12.699C-4.786 9,相关系数R-的浓度随之增加,Rh6G-I_3缔合微粒的结合度相应增加, KIO_3浓度与Rh6G-I_3缔合粒子的荧光强度的线性关系非常清晰。采用浓度为0.375 mmol/L KI、7.5 mmol/L MnSO_4、5.0 mmol/L H_2SO_4、10μmol/L Rh6G,在室温下反应30 min,KIO_3的浓度在0.116 9～3.51μmol/L范围内ΔI呈现良好的线性关系,回归方程ΔI=12.699C-4.786 9,相关系数R²=0.994 5。     

消毒副产物N-亚硝基二甲胺的生成规律

为了研究氨氮和有机氮化合物共存体系加氯消毒条件下N-亚硝基二甲胺(NDMA)的生成规律,采用50mg/L氨氮加氯消毒再与30 mg/L的二甲胺(DMA)反应,首先研究了反应时间、氯胺浓度、p H、氯氮比(自由氯与氨氮的质量比,下同)对NDMA生成量的影响;然后,在该基础上选取废水体系中具有代表性的3种有机氮化合物尿素、甘氨酸、苯丙氨酸,重点考察了这3种有机氮化合物对氯胺以及对NDMA生成情况的影响。结果表明:p H和氯氮比对NDMA生成量影响最大;氨氮溶液中加入有机氮化合物后加氯消毒,会使生成一氯胺浓度的峰值点向氯氮比增大的方向移动,同时会降低同一氯氮比下NDMA的生成量。     

氯胺消毒及高锰酸钾氯胺联用消毒

以城市污水处理厂二级出水为试验水样，观察了氯、氯胺单独消毒工艺以及高锰酸钾与氯胺协同消毒工艺的消毒效能。同时比较了投药总量相同条件下单独氯胺消毒工艺及高锰酸钾与氯胺协同消毒工艺的消毒效能以及对于THMs生成的影响。结果表明，对于污染严重，尤其是耗氯物质含量较高的污水，氯消毒效果受到极大影响，     

氨基酸氯化生成卤乙酰胺的潜能和影响因素

含氮消毒副产物(N-DBPs)是一类新兴的消毒副产物,具有较强的细胞毒性和遗传毒性。氨基酸为典型的含氮天然有机物(NOM),广泛存在于地表水体中。以七种典型的氨基酸为前体物,研究了饮用水氯化消毒过程中二氯乙酰氨(DCAcAm)和三氯乙酰氨(TCAcAm)的生成潜能。组氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸均具有生成卤代乙酰胺的潜能,天冬酰胺的DCAcAm和TCAcAm生成势显著高于其它氨基酸(p0. 01)。加氯量、pH值、溴离子均影响天冬酰胺氯化生成卤代乙酰胺的过程。     

饮用水处理工艺中消毒副产物的变化特征研究

为阐明饮用水厂运行中主要消毒副产物的形成特征及转化规律,提出有效的控制措施,以北方某饮用水厂为研究对象,对采用预加氯的不同处理单元出水中3类消毒副产物,即8种卤乙酸(HAAs)、亚硝基二甲胺(NDMA)和4种三卤甲烷(THMs)的变化特征进行了研究。结果表明,经预氯化后3类副产物显著增加,HAAs、NDMA和THMs和质量浓度合计分别为33.1μg/L、9.0 ng/L和55.1μg/L;经双层滤料过滤后得到不同程度去除,5种可去除HAAs的去除率为15.7%～60.8%,NDMA去除率为48.1%,4种THMs的去除率为26.1%～49.2%。氯胺消毒下总出水中3类副产物含量也未明显增加,表明预氯化及氯胺消毒是进一步削减消毒副产物产生、降低饮用水健康安全风险的重要控制措施。     

电氧化法地下卤水提溴探究及条件优化

通过设计包含三电极体系的电解槽,并严格控制工作电极电位,提出以电氧化的方法进行地下卤水中溴资源的选择性提取。对电氧化法地下卤水提溴的技术可行性、反应动力学模型、共存Cl^-和阳极液初始pH的影响以及最佳操作时间展开分析讨论。结果表明：电氧化法用于地下卤水提溴具备技术可行性,且反应遵循二级反应动力学模型。随共存Cl^-浓度的增加,Br^-的电氧化反应速率常数先增大后减小,Cl^-对反应可产生促进与抑制的双重作用：促进作用来源于随Cl^-浓度升高而增大的溶液总电导率,抑制作用来源于Cl^-与Br^-在石墨电极表面的竞争吸附;单位能耗随Cl^-浓度的增大而减小,电流效率相对不受影响。随阳极液初始pH的减小,Br^-的电氧化反应速率常数逐渐增大,电流效率与单位能耗相对不受影响。随电氧化操作时间的延长,Br₂提取率的增长速率逐渐降低,电流效率不断降低,单位能耗不断升高的同时其增长速率也不断增大;6~10 h为推荐的最佳的操作时间。     

臭氧、一氯胺顺序消毒过程中pH作用研究

以单宁酸替代饮用水中的天然有机物,对臭氧、氛胺顺序消毒过程中臭氧和氯胺的衰减以及消毒副产物生成与pH之间的关系进行了研究.结果表明,臭氧消毒阶段臭氧投加量由0.5mg·L-1增加到5mg·L-1,24h后溶液的pH从5.9下降到4.3;相应地,随着臭氧投加量的逐渐增加,氯胺消毒阶段一氛胺的衰减速率逐渐变慢,减少了氧化天然有机物所消耗的一氯胺.在pH为8.3,一氯胺的稳定性最好,但与pH对消毒效果的影响不一致,将pH控制在7.0左右可能更理想;二氛乙酸在pH为6.8时生成最多,三氛甲烷和三氯乙酸也基本在pH为7.0-7.5时达到最大.臭氧氯胺顺序消毒过程中,pH对一氯胺的衰减和消毒副产物生成的影响较大,应加强控制.     

PDMDAAC与一氯胺的反应动力学研究

以中国微污染原水的预氯氧化和复合混凝剂强化混凝过程条件为背景,以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)与一氯胺反应生成N-二甲基亚硝胺(NDMA)的过程为对象,采用隔离法和初始浓度法,在15～35℃间,研究了二者反应的初始阶段、PDMDAAC开环降解反应过程的动力学。结果表明:对于PDMDAAC与一氯胺的反应,总反应级数均在1.99以上,接近于2,对反应物一氯胺和PDMDAAC的反应级数均在0.9971以上;相关系数R~2>0.9976。25℃时,反应速率常数为1.23×10~(–5)L/(mol·h),在15～35℃间反应活化能E_a约为44.22 kJ/mol。由此得到了PDMDAAC与一氯胺反应生成消毒副产物NDMA初始过程的动力学描述。     

酪氨酸衍生物对Q235钢的缓蚀性能研究

针对酸洗剂对金属的腐蚀问题，为了提高环保型氨基酸类缓蚀剂的缓蚀效果，设计合成了酪氨酸衍生物，并采用红外光谱和核磁共振氢谱(1H NMR)对产物进行了表征。采用失重法、极化曲线和交流阻抗(EIS)等方法研究了在30℃0.5 mol·L^-1硫酸溶液中酪氨酸衍生物对Q235钢的缓蚀性能，并探讨了缓蚀机理。结果表明：在相同浓度时，酪氨酸衍生物的缓蚀率明显高于酪氨酸。当酪氨酸衍生物缓蚀剂使用浓度为200 mg·L^-1时，缓蚀率即可达到93.88%。酪氨酸衍生物能同时抑制阴极和阳极反应，为混合抑制型缓蚀剂。电荷转移电阻随缓蚀剂浓度的增加而增加，说明酪氨酸衍生物分子在碳钢表面吸附形成了保护膜，从而起到缓蚀作用。     

聚苯乙烯接枝聚乙烯亚胺树脂合成及Cu2+吸附

将聚苯乙烯经氯乙酰化后与聚乙烯亚胺（PEI）反应合成了带有多胺结构的聚苯乙烯接枝PEI树脂PSACP，考察了溶剂、温度、物料比、反应时间等因素对接枝反应的影响，其中，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，物料比为6:1，50℃反应5h时制得的PSACP全交换容量达到5.21mmol/g。PSACP对水溶液中的Cu²⁺具有明显的吸附作用，吸附量受溶液温度、pH和Cu²⁺初始浓度影响，45℃下对pH=5.7、初始浓度为0.5mg/mL的Cu²⁺水溶液的平衡吸附量为2.42mmol/g，吸附符合Langmuir单分子层吸附，经过三次循环，吸附容量仍然较高。25℃下对Cu²⁺的动态吸附容量达到2.74mmol/g，Cu²⁺可经1mol/L HCl洗脱，脱附率为83.8%且无拖尾现象。     

给水管网硝化作用控制方法研究进展

介绍了氯胺消毒管网中的硝化作用及其控制方法,并对控制方法进行了总结和展望。在采用氯胺消毒的给水管网中,存在着硝化反应发生的可能性。硝化作用会造成出水亚硝酸盐含量升高、消毒剂含量降低、异养菌繁殖等危害。国内外对氯胺消毒管网中硝化作用控制方法的研究主要集中在改变出厂水水质条件-pH、提高消毒剂的浓度、优化氯胺投加方式、管道冲洗、硝化潜能曲线及投加亚氯酸根控制硝化作用。目前以上的控制方法对硝化作用起到了一定的抑制作用,但是存在控制效果不确定、不具有长期性或者增加生成消毒副产物的风险。因此,对硝化作用的控制方法有待深入研究。笔者提出了氯胺、二氧化氯联合消毒控制硝化作用的方法。