氯化消毒過(guò)程中溴代和碘代消毒副產(chǎn)物的生成規(guī)律與機(jī)制
發(fā)布時(shí)間:2021-08-21 16:53
在海水入侵和咸潮倒灌等特殊地質(zhì)地區(qū)的原水中存在溴離子和碘離子,消毒劑與溴離子和碘離子以及NOM共同作用下會(huì)產(chǎn)生溴代和碘代消毒副產(chǎn)物(Bromide or iodide disinfection by-products,Br/I-DBPs),而B(niǎo)r/I-DBPs相較于氯代消毒副產(chǎn)物(Chloride disinfection by products)具有更強(qiáng)細(xì)胞毒性和基因毒性。本文采用NaClO和NH2Cl對(duì)木質(zhì)素配水進(jìn)行消毒處理,檢測(cè)消毒后可吸附有機(jī)鹵素(Absorbable organic halogens,AOX)及三鹵甲烷(Trihalomethanes,THMs)的生成,以探究Br/I-DBPs的生成情況。首先對(duì)AOX的離子色譜檢測(cè)方法進(jìn)行了優(yōu)化。比較了純水、H2O2、Na2SO3、Na2S四種吸收液,發(fā)現(xiàn)Na2S吸收液的吸收效果最好;Na2S濃度為200mg/L,燃燒時(shí)間為12min時(shí),可吸附有機(jī)溴(A...
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
次氯酸鈉消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-3FormationmechanismofI-DBPsduringsodiumhypochloritedisinfection
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-11-圖1-3次氯酸鈉消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-3FormationmechanismofI-DBPsduringsodiumhypochloritedisinfection(2)氯胺消毒NH2Cl消毒過(guò)程中,次碘酸也是I-DBPs的重要含碘中間產(chǎn)物,氯胺首先將I-氧化為HOI,生成的HOI進(jìn)一步與NOM反應(yīng)生成I-DBPs。與次氯酸鈉消毒不同是,氯胺進(jìn)一步氧化HOI的速率是十分緩慢的,該反應(yīng)的速率要低于2×10-3M-1s-1,HOI能在水中停留較長(zhǎng)時(shí)間,因此氯胺消毒相較于次氯酸鈉消毒能夠產(chǎn)生大量I-BDPs[25]。-422HOIOHIHClN++→+++ClNHH++(1-17)OIN→+DBPsIOMH(1-18)圖1-4氯胺消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-4FormationmechanismofI-DBPsduringChloraminedisinfectionBichsel等人[26]對(duì)CHI3生成機(jī)理進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)CHI3的前體物質(zhì)也是甲基羰基化合物,但是甲基羰基化合物并不能直接在HOI的作用下生成CHI3,RCOCH3在烯醇化之后才能被HOI作用生成CHI3。1.2.3溴代和碘代消毒副產(chǎn)物的種類(lèi)及毒性1.2.3.1溴代消毒副產(chǎn)物的種類(lèi)及毒性在溴代消毒副產(chǎn)物中,Br-THMs和Br-HAAs在水中存在的濃度最高,并且表現(xiàn)出比Cl-THMs和Cl-HAAs更高的毒性,溴仿和二氯一溴甲烷的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為0.1×10-6、0.350×10-6,同等條件下,氯仿和的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為0.056×10-6。二氯一溴甲烷是四種典型三鹵甲烷中致癌能力最強(qiáng)的物質(zhì),低劑量下就能夠?qū)е聡X動(dòng)物多種器官發(fā)生腫瘤,如肝細(xì)胞腺瘤、腎臟腫瘤、肝臟腫瘤等[27]。鹵乙酸相較于三鹵甲烷更難揮發(fā),因此具有更高的健康風(fēng)險(xiǎn),Andrews等人[28]利用小鼠和大鼠對(duì)氯乙酸、溴乙酸、溴氯乙酸進(jìn)行毒性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這三種鹵乙酸均會(huì)導(dǎo)致小鼠和大鼠胚
吸附效果受靜電引力的影響,為排除靜電力干擾,可以將水樣進(jìn)行酸化,因此在樣品進(jìn)行富集前,可在其中滴入1-2滴濃硝酸使樣品酸化至pH小于2。吸附結(jié)束后,活性炭中含有一定量的無(wú)機(jī)鹵化物,為排除無(wú)機(jī)鹵化物的干擾,可用60mL硝酸鈉洗滌液對(duì)活性炭小柱進(jìn)行洗滌,洗滌速率為2.5mL/min,最后用50mL超純水以50mL/min流速清洗管路。洗滌結(jié)束后可用定性濾紙去活性炭小柱上的除殘留液滴,并盡快進(jìn)行燃燒分析,若無(wú)法立刻進(jìn)行燃燒分析可將活性炭小柱密封保存,避免空氣中的雜質(zhì)被未吸附飽和的活性炭小柱吸附。(2)熱解與氣體收集圖2-2AOX的熱解與吸收過(guò)程示意圖Fig.2-2SchematicdiagramofthepyrolysisandabsorptionprocessofAOX利用MultiX2500總有機(jī)鹵素分析儀對(duì)活性炭小柱進(jìn)行燃燒。由于部分有機(jī)不易燃燒氣化,因此燃燒爐的爐溫需達(dá)到950℃左右,在高溫下,有機(jī)鹵化物迅速熱解產(chǎn)生鹵化氫氣體(HX),HX在流量為100mL/min的載氣的帶動(dòng)下進(jìn)入傳輸管路并被玻板吸收瓶中的吸收液吸收。吸收瓶使用后用稀硝酸浸泡1h去除瓶壁上的雜質(zhì),再用超純水反復(fù)清洗三遍。值得注意的是,由于活性炭小柱中含有水分,高溫下氣化成水蒸氣,水蒸氣會(huì)在傳輸管線上液化成小水滴并吸收鹵化氫氣體,導(dǎo)致回
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Zebrafish embryo toxicity of 15 chlorinated, brominated, and iodinated disinfection by-products[J]. David Hanigan,Lisa Truong,Michael Simonich,Robert Tanguay,Paul Westerhoff. Journal of Environmental Sciences. 2017(08)
[2]The impact of iodinated X-ray contrast agents on formation and toxicity of disinfection by-products in drinking water[J]. Clara H.Jeong,Edward J.Machek,Morteza Shakeri,Stephen E.Duirk,Thomas A.Ternes,Susan D.Richardson,Elizabeth D.Wagner,Michael J.Plewa. Journal of Environmental Sciences. 2017(08)
[3]碘代消毒副產(chǎn)物在凈水工藝中的生成機(jī)制與控制措施[J]. 付順,孫越. 環(huán)境化學(xué). 2016(06)
[4]斯德哥爾摩公約新增持久性有機(jī)污染物的一些研究進(jìn)展[J]. 王亞韡,蔡亞岐,江桂斌. 中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2010(02)
[5]AOX漂白廢水對(duì)黑鯛魚(yú)卵及仔魚(yú)的毒性效應(yīng)[J]. 蔣玫,沈新強(qiáng),晁敏,王云龍,袁騏,陳蓮芳. 環(huán)境科學(xué)研究. 2006(02)
博士論文
[1]水中溴酸鹽的急性生物毒性及致毒機(jī)理[D]. 王執(zhí)偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
本文編號(hào):3355983
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
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【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
次氯酸鈉消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-3FormationmechanismofI-DBPsduringsodiumhypochloritedisinfection
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-11-圖1-3次氯酸鈉消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-3FormationmechanismofI-DBPsduringsodiumhypochloritedisinfection(2)氯胺消毒NH2Cl消毒過(guò)程中,次碘酸也是I-DBPs的重要含碘中間產(chǎn)物,氯胺首先將I-氧化為HOI,生成的HOI進(jìn)一步與NOM反應(yīng)生成I-DBPs。與次氯酸鈉消毒不同是,氯胺進(jìn)一步氧化HOI的速率是十分緩慢的,該反應(yīng)的速率要低于2×10-3M-1s-1,HOI能在水中停留較長(zhǎng)時(shí)間,因此氯胺消毒相較于次氯酸鈉消毒能夠產(chǎn)生大量I-BDPs[25]。-422HOIOHIHClN++→+++ClNHH++(1-17)OIN→+DBPsIOMH(1-18)圖1-4氯胺消毒時(shí)I-DBPs生成機(jī)理Fig.1-4FormationmechanismofI-DBPsduringChloraminedisinfectionBichsel等人[26]對(duì)CHI3生成機(jī)理進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)CHI3的前體物質(zhì)也是甲基羰基化合物,但是甲基羰基化合物并不能直接在HOI的作用下生成CHI3,RCOCH3在烯醇化之后才能被HOI作用生成CHI3。1.2.3溴代和碘代消毒副產(chǎn)物的種類(lèi)及毒性1.2.3.1溴代消毒副產(chǎn)物的種類(lèi)及毒性在溴代消毒副產(chǎn)物中,Br-THMs和Br-HAAs在水中存在的濃度最高,并且表現(xiàn)出比Cl-THMs和Cl-HAAs更高的毒性,溴仿和二氯一溴甲烷的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為0.1×10-6、0.350×10-6,同等條件下,氯仿和的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為0.056×10-6。二氯一溴甲烷是四種典型三鹵甲烷中致癌能力最強(qiáng)的物質(zhì),低劑量下就能夠?qū)е聡X動(dòng)物多種器官發(fā)生腫瘤,如肝細(xì)胞腺瘤、腎臟腫瘤、肝臟腫瘤等[27]。鹵乙酸相較于三鹵甲烷更難揮發(fā),因此具有更高的健康風(fēng)險(xiǎn),Andrews等人[28]利用小鼠和大鼠對(duì)氯乙酸、溴乙酸、溴氯乙酸進(jìn)行毒性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這三種鹵乙酸均會(huì)導(dǎo)致小鼠和大鼠胚
吸附效果受靜電引力的影響,為排除靜電力干擾,可以將水樣進(jìn)行酸化,因此在樣品進(jìn)行富集前,可在其中滴入1-2滴濃硝酸使樣品酸化至pH小于2。吸附結(jié)束后,活性炭中含有一定量的無(wú)機(jī)鹵化物,為排除無(wú)機(jī)鹵化物的干擾,可用60mL硝酸鈉洗滌液對(duì)活性炭小柱進(jìn)行洗滌,洗滌速率為2.5mL/min,最后用50mL超純水以50mL/min流速清洗管路。洗滌結(jié)束后可用定性濾紙去活性炭小柱上的除殘留液滴,并盡快進(jìn)行燃燒分析,若無(wú)法立刻進(jìn)行燃燒分析可將活性炭小柱密封保存,避免空氣中的雜質(zhì)被未吸附飽和的活性炭小柱吸附。(2)熱解與氣體收集圖2-2AOX的熱解與吸收過(guò)程示意圖Fig.2-2SchematicdiagramofthepyrolysisandabsorptionprocessofAOX利用MultiX2500總有機(jī)鹵素分析儀對(duì)活性炭小柱進(jìn)行燃燒。由于部分有機(jī)不易燃燒氣化,因此燃燒爐的爐溫需達(dá)到950℃左右,在高溫下,有機(jī)鹵化物迅速熱解產(chǎn)生鹵化氫氣體(HX),HX在流量為100mL/min的載氣的帶動(dòng)下進(jìn)入傳輸管路并被玻板吸收瓶中的吸收液吸收。吸收瓶使用后用稀硝酸浸泡1h去除瓶壁上的雜質(zhì),再用超純水反復(fù)清洗三遍。值得注意的是,由于活性炭小柱中含有水分,高溫下氣化成水蒸氣,水蒸氣會(huì)在傳輸管線上液化成小水滴并吸收鹵化氫氣體,導(dǎo)致回
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Zebrafish embryo toxicity of 15 chlorinated, brominated, and iodinated disinfection by-products[J]. David Hanigan,Lisa Truong,Michael Simonich,Robert Tanguay,Paul Westerhoff. Journal of Environmental Sciences. 2017(08)
[2]The impact of iodinated X-ray contrast agents on formation and toxicity of disinfection by-products in drinking water[J]. Clara H.Jeong,Edward J.Machek,Morteza Shakeri,Stephen E.Duirk,Thomas A.Ternes,Susan D.Richardson,Elizabeth D.Wagner,Michael J.Plewa. Journal of Environmental Sciences. 2017(08)
[3]碘代消毒副產(chǎn)物在凈水工藝中的生成機(jī)制與控制措施[J]. 付順,孫越. 環(huán)境化學(xué). 2016(06)
[4]斯德哥爾摩公約新增持久性有機(jī)污染物的一些研究進(jìn)展[J]. 王亞韡,蔡亞岐,江桂斌. 中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2010(02)
[5]AOX漂白廢水對(duì)黑鯛魚(yú)卵及仔魚(yú)的毒性效應(yīng)[J]. 蔣玫,沈新強(qiáng),晁敏,王云龍,袁騏,陳蓮芳. 環(huán)境科學(xué)研究. 2006(02)
博士論文
[1]水中溴酸鹽的急性生物毒性及致毒機(jī)理[D]. 王執(zhí)偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
本文編號(hào):3355983
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