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饮用水中消毒副产物三氯丙酮的形成过程和控制技术研究

作　者: 邹邦文
导　师: 丁春生
学　校: 浙江工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 消毒副产物 三氯丙酮 前体物 形成过程 控制技术
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要


饮用水消毒副产物具有强烈的致癌、致畸和致突变作用,严重危害人类的健康,对其形成过程和控制技术的研究具有重要的意义。采用气相色谱／质谱法,以1,2-二溴丙烷为内标物,甲基叔丁基醚为萃取剂,建立了消毒副产物1,1,1-三氯丙酮(TCAce)的检测方法。其回收率为96.4%-104.8%,相对标准偏差为3.14%～6.11%,最小检测限为0.92μg/L～1.90μg/L,证明该方法的准确度较高。以L-苏氨酸为前体物,考察了TCAce的形成过程和影响因素。结果表明：TCAce的生成量在碱性条件下比中性和酸性条件下高,且随着pH的增大而逐渐提高。当投氯量由4mmol/L增加到16mmol/L时,TCAce的生成量随着投氯量的增加而增加。当L-苏氨酸投加量由0.5mmol/L增加到4mmol/L,时,TCAce的生成量随着L-苏氨酸的投加量增大而减小,当温度由10℃增加到30℃时,TCAce的生成量随之增加。HC10氯化L-苏氨酸形成TCAce的过程分为7个步骤,包括取代、氧化、氨基重氮化和还原等复杂的过程。采用0.1mol/L的氢氧化钠溶液对颗粒活性炭(GAC)进行浸渍改性,提高GAC对TCAce的吸附去除效果和吸附量提高。分别对GAC和氢氧化钠改性GAC (NaOH-GAC)进行表面物理化学性质的表征,结果表明：NaOH-GAC的酸性基团比GAC减少了29.6%,表面非极性增强,提高了对消毒副产物TCAce的吸附性能：此外,NaOH-GAC的比表面积为1013.12m2/g,比GAC增加了9.47%,从而提高了其吸附TCAcel的容量。吸附试验结果表明：对于浓度为201μg/L的TCAce溶液,NaOH-GAC和GAC的最佳投加量分别为0.6g/L和0.8g/L,当吸附剂投加量为0.6g/L时,NaOH-GAC对TCAce的吸附去除率为91.39%,是GAC的1.17倍。吸附剂吸附TCAce的过程主要包括三个阶段：快速、慢速和动态平衡阶段,NaOH-GAC比GAC提早60min达到吸附平衡,其吸附平衡时间分别为180min、120min。NaOH-GAC和GAC对TCAce的吸附效果随着其投加量和温度的增大而逐渐增大；TCAce的吸附去除速率和效果影响随TCAce初始浓度的改变变化不大。GAC和NaOH-GAC对于TCAce的吸附行为用Freundlich模型拟合效果较好,该过程符合准二级动力学方程。铁刨花还原去除低浓度TCAce的效果较好,当铁刨花的投加量为120g/L, TCAce溶液浓度为20μg／L时,去除率为70.59%。铁刨花投加量和温度是铁还原去除TCAce的重要影响因素,铁刨花投加量的越大,TCAce的去除率越高。温度越高,TCAce的去除率也越高。当TCAce浓度较低时,TCAce初始浓度的变化对TCAce的去除效果影响不大。铁还原去除TCAce的过程符合一级反应动力学方程。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-26
  1.1 概述  12
  1.2 水源水的微污染  12-14
  1.3 饮用水中消毒副产物的研究进展  14-23
    1.3.1 消毒副产物种类  14-16
    1.3.2 消毒副产物的危害  16
    1.3.3 饮用水中消毒副产物分析方法和控制技术  16-23
  1.4 论文的背景、主要内容和技术路线  23-26
    1.4.1 论文的背景  23-24
    1.4.2 研究目标及内容  24-25
    1.4.3 技术路线  25-26
第二章 试验与分析方法  26-34
  2.1 试验材料与方法  26-28
    2.1.1 试验材料和仪器  26-27
    2.1.2 溶液配制  27
    2.1.3 试验方法  27-28
  2.2 TCAce的分析方法  28-32
    2.2.1 TCAce分析方法的建立  28-29
    2.2.2 样品色谱图  29-30
    2.2.3 工作曲线的绘制  30
    2.2.4 加标回收率和精密度  30-32
  2.3 本章小结  32-34
第三章 饮用水中TCAce的形成过程研究  34-42
  3.1 试验材料与方法  34-36
    3.1.1 试验材料和仪器  34
    3.1.2 试验方法  34-36
  3.2 结果与讨论  36-41
    3.2.1 TCAce形成的影响因素  36-40
    3.2.2 TCAce的形成过程  40-41
  3.3 本章小结  41-42
第四章 改性活性炭吸附TCAce的试验研究  42-59
  4.1 试验材料与方法  42-46
    4.1.1 主要试剂与仪器  42
    4.1.2 改性活性炭的制备方法  42-43
    4.1.3 活性炭的表征方法  43-45
    4.1.4 试验配水  45
    4.1.5 试验方法  45-46
  4.2 结果与讨论  46-57
    4.2.1 表面理化性质表征结果分析  46-49
    4.2.2 吸附剂投加量对吸附效果的影响  49
    4.2.3 吸附时间对吸附效果的影响  49-50
    4.2.4 温度对吸附效果的影响  50-52
    4.2.5 初始浓度对吸附效果的影响  52-53
    4.2.6 吸附等温线  53-56
    4.2.7 动力学分析  56-57
  4.3 本章小结  57-59
第五章 铁还原去除TCAce的试验研究  59-66
  5.1 试验材料与方法  59-60
    5.1.1 试验试剂  59
    5.1.2 试验配水  59
    5.1.3 铁刨花的预处理  59
    5.1.4 试验方法  59-60
  5.2 结果与讨论  60-65
    5.2.1 投加量对铁还原去除TCAce的影响  60-61
    5.2.2 温度对铁还原去除TCAce的影响  61-62
    5.2.3 初始浓度对铁还原去除TCAce的影响  62-64
    5.2.4 铁还原去除TCAce的机理  64-65
  5.3 本章小结  65-66
第六章 结论与建议  66-69
  6.1 结论  66-67
  6.2 创新点  67
  6.3 建议  67-69
参考文献  69-78
致谢  78-79
攻读学位期间发表的学术论文目录  79

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程（上水道工程） > 净水工程（给水处理）
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