饮用水中消毒副产物一溴硝基甲烷的控制技术研究

【摘要】：饮用水在消毒过程中,产生具有致癌、致畸和致突变作用的消毒副产物,对人类健康会产生严重的危害,因此对消毒副产物控制技术的研究具有重要的意义。本研究采用气相色谱/质谱法,以甲基叔丁基醚为萃取剂,1,2二溴丙烷为内标物,建立了消毒副产物一溴硝基甲烷(BNM)的测定方法。以一溴硝基甲烷为研究对象,分别采用Mg/Fe水滑石吸附、氢氧化钠改性活性炭吸附和高级氧化技术(O3、UV和UV-O3),系统研究了一溴硝基甲烷的控制技术,分析了其降解机理及动力学规律。根据加标回收率和精密度试验结果,本试验建立的BNM测定方法,其回收率为100.7%~105.6%,相对标准偏差为3.86~6.11%,最小检测限(MDL)小于3μg/L,准确度较高。对于初始浓度为100μg/L的BNM溶液,吸附剂投加量为0.10g/L时,经过90min反应后,Mg/Fe水滑石(Mg/Fe-LDH)和Mg/Al水滑石(Mg/Al-LDH)对BNM的去除率分别为92.46%、82.49%,前者是后者的1.12倍。Mg/Fe-LDH投加量和其中镁铁摩尔比对去除BNM的效率均有影响,其吸附过程符合准二级吸附动力学方程。为了提高活性炭(GAC)对BNM的吸附效率,本试验采用30%的NaOH对颗粒活性炭进行改性,制备了改性活性炭(NaOH-GAC),以提高其吸附容量。当BNM浓度为100μg/L,吸附剂投加量均为0.50g/L时,NaOH-GAC和GAC对BNM的去除率分别为90.25%和70.68%,前者是后者的1.28倍。吸附剂对BNM的吸附过程大致分快速、慢速和动态平衡3个阶段,NaOH-GAC和GAC吸附BNM的平衡时间分别为120min、180min,前者比后者提早了60min。NaOH-GAC和GAC吸附BNM的过程用Freundlich模型拟合效果较好,符合准二级吸附动力学方程。UV-O3联合工艺比单独UV或O3工艺对BNM有更好的去除效果。对于初始浓度为100.0μg/L的BNM溶液,反应210min后,单独O3(浓度7.88mg/L)、单独UV(紫外强度31μw/cm2)以及UV-O3联用,降解BNM的效率分别为30.09%、34.36%、71.39%。增加O3投加量和提高紫外光强,均能够提高UV-O3工艺对BNM的降解效果。UV-O3联用工艺降解BNM符合一级反应动力模型。 【关键词】：饮用水 消毒副产物 一溴硝基甲烷 水滑石 改性活性炭 高级氧化
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 概述12-13
• 1.2 饮用水消毒技术13-15
• 1.2.1 氯消毒技术13
• 1.2.2 传统消毒剂的替换13-15
• 1.3 饮用水中的消毒副产物15-17
• 1.3.1 消毒副产物的分类15-16
• 1.3.2 消毒副产物的前体物16
• 1.3.3 消毒副产物的危害16-17
• 1.4 消毒副产物的控制途径17-20
• 1.4.1 原水中DBPs前体物的去除技术18-19
• 1.4.2 饮用水中已生成DBPs的去除技术19-20
• 1.5 饮用水消毒副产物的分析方法20-22
• 1.5.1 消毒副产物的预处理技术20-21
• 1.5.2 消毒副产物的检测方法21-22
• 1.6 论文的背景、研究目标、主要内容和技术路线22-24
• 1.6.1 研究背景22
• 1.6.2 研究目标22
• 1.6.3 主要内容22-23
• 1.6.4 技术路线23-24
• 第二章 试验材料和分析方法24-30
• 2.1 试验材料和仪器24-25
• 2.2 分析方法25-29
• 2.2.1 测试步骤25-26
• 2.2.2 分析条件26
• 2.2.3 工作曲线的绘制26-27
• 2.2.4 标准色谱图27
• 2.2.5 加标回收率和精密度27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 MG/FE水滑石吸附一溴硝基甲烷的试验研究30-42
• 3.1 材料与方法30-35
• 3.1.1 主要材料30
• 3.1.2 水滑石的制备方法30-31
• 3.1.3 水滑石的表征方法31-34
• 3.1.4 试验方法34-35
• 3.2 结果与讨论35-41
• 3.2.1 表征结果分析35-37
• 3.2.2 反应时间对去除BNM效果的影响37-38
• 3.2.3 吸附剂投加量对去除BNM效果的影响38-39
• 3.2.4 镁铁比对去除BNM效果的影响39
• 3.2.5 动力学分析39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 改性活性炭吸附一溴硝基甲烷的试验研究42-53
• 4.1 材料与方法42-43
• 4.1.1 主要材料42
• 4.1.2 改性活性炭的制备方法42
• 4.1.3 活性炭的表征方法42-43
• 4.1.4 试验方法43
• 4.2 结果与讨论43-52
• 4.2.1 活性炭表征结果分析43-46
• 4.2.2 吸附剂投加量对吸附效果的影响46-47
• 4.2.4 温度对吸附效果的影响47-48
• 4.2.5 吸附等温线48-51
• 4.2.6 动力学分析51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 高级氧化技术去除一溴硝基甲烷的试验研究53-62
• 5.1 装置与方法53-55
• 5.1.1 试验装置与流程53-54
• 5.1.2 试验方法54-55
• 5.2 结果与讨论55-61
• 5.2.1 单独O_3对BNM降解效果的影响55-56
• 5.2.2 单独UV对BNM降解效果的影响56-58
• 5.2.3 UV-O_3联用对BNM降解效果的影响58-59
• 5.2.4 不同工艺对BNM降解效果的比较59-60
• 5.2.5 动力学分析60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 结论与建议62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 建议63-64
• 参考文献64-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73

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