饮用水中氯代乙醛的发生及热处理去除研究

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饮用水消毒技术的广泛使用极大降低了水生疾病的发生。然而,消毒剂与源水中的天然有机物反应往往会造成一个不可避免的结果,即饮用水消毒副产物的生成。卤代乙醛是饮用水中第三大类消毒副产物,相对前两大类消毒副产物(卤代甲烷和卤代乙酸)而言,它的细胞毒性和遗传毒性约高出1-3个数量级。因此明确其在生活饮用水中的发生情况并开展相关控制技术研究十分必要。根据已有水质调查研究,本文选取华南某城市某高校办公楼作为采样点,开展了为期一年的高频率、长时段水质调查研究,共获得50个水质样品并检测了其氯代乙醛的含量及相关水质指标。结果表明,二氯乙醛和三氯乙醛是该地区的高发卤代乙醛种类,二者的浓度分布范围分别为0.26-12.05μg/L和2.77-22.36μg/L,且呈现明显的季节分布特征,即夏季>秋季>冬季>春季。二者的最大值均出现在当年的七月份。通过对包括水温、余氯、pH值、不可吹扫有机碳(NPOC)和溶解性总固体(TDS)在内的水质参数与卤代乙醛之间的相关性分析可知,二氯乙醛与三氯乙醛的浓度呈中等正相关,即这两种卤乙醛由于结构相似,其生成机制可能一致,在龙头出水中来源相似。NPOC作为电子供体与氧化剂余氯相互反应生成消毒副产物,故在龙头出水中二者呈负相关。水温与TDS也呈现中等正相关,即水温的上升可能导致水中TDS含量的上升。二氯和三氯乙醛与上述水质参数均不呈显著相关性,说明该地区卤代乙醛的发生与所调查水质参数不相关。为实现水龙头出水中卤代乙醛的去除,本文模拟居民日常生活中加热龙头水的过程,考查煮沸和微波两种方式对水中卤代乙醛的去除效果及机理。本文运用电热水壶对含有一氯、二氯和三氯乙醛的的应用水进行了煮沸处理。结果表明,在沸腾过程所产生的湍流和气泡的作用下,通过减少煮沸水量,延长煮沸时间,可有效提升三种卤代乙醛的去除率。此外,在微波煮沸过程中,升高微波运行功率,也可实现三种卤代乙醛去除率的有效上升。本文还进一步探索了上述煮沸过程中卤代乙醛的去除机理。结果表明,在余氯存在条件下,氯乙醛的降解速度随水温的升高而加快,且氯代乙醛会由低氯代物向高氯代物转化,最终通过高温水解或碳碳键裂解方式实现氯乙醛去除。而当余氯不存在时,氯代乙醛的去除主要依靠高温挥发作用实现,其挥发程度随煮沸时间的增加而提高。
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