论文部分内容阅读
卤代苯醌（Halobenzoquinones,HBQs）是饮用水中一类新型未受控的消毒副产物（DBPs）,因具有极强的三致性、生殖发育毒性及细胞毒性而成为人们日益关注的研究热点。HBQs在饮用水中含量较低为ng/L级,毒性却远高于常规DBPs,对饮用水安全有巨大的潜在风险。因此,开展关于HBQs生成及混凝对其前体物去除的研究对于保障饮水安全有重要理论及应用价值。首先选取腐殖酸为前体物模型,研究了氯化消毒过程中反应时间、加氯量、溶液pH值、反应温度、溴离子浓度及有机物性质等因素对二氯对苯醌（DCBQ）、二溴对苯醌（DBBQ）、2,3-二溴-5,6-二甲基对苯醌（DBDMBQ）、四溴对苯醌（TBBQ）等卤代苯醌生成的影响。然后采用三种不同类型混凝剂,针对引黄水库水加标腐殖酸配水开展相应混凝试验,研究铝盐、铁盐及钛盐三种混凝剂在混凝过程中对HBQs前体物的去除作用的差异。最后根据混凝过程中浊度、DOC、UV254、Zeta电位及絮体粒径的变化,利用三维荧光光谱分析、液相色谱-有机碳检测（LC-OCD）、有机物分子量分布等分析手段进一步分析混凝对HBQs的控制作用。相关研究结果如下:（1）腐殖酸氯化生成DCBQ、DBBQ的产率明显高于DBDMBQ、TBBQ。试验过程中氯化条件及前体物浓度的变化对HBQs生成的影响如下:随着反应时间的增加,四种HBQs的浓度均呈现先快速增加之后保持稳定并稍有下降的趋势,生成量在氯化反应48 h后达到最大值;在温度为15-30℃内HBQs生成量随着温度升高而增大;溴离子浓度增加,氯代HBQs生成量减少、溴代HBQs生成量增加;弱酸性条件有利于HBQs的生成;在有效氯投加量为3-30 mg/L范围内,DCBQ与DBBQ生成量随加氯量增加而增加,TBBQ与DBDMBQ生成量随加氯量增加先增大后逐渐降低;随着DOC的增加,HBQs生成量逐渐增加,MW<1 KDa组分的单位有机物HBQs生成势最高。（2）根据溶解性有机物（DOM）的去除效果,PAC、FeCl3和Ti（SO4）2的最佳投加量分别为10 mg/L、30 mg/L、30 mg/L,最佳初始pH分别为pH=6、pH=7、pH=7,Ti（SO4）2对DOM的去除效果要优于PAC和FeCl3。根据混凝过程中Zeta电位及絮体粒径的变化可知PAC的混凝机理以电中和作用为主,FeCl3和Ti（SO4）2的吸附架桥和网捕卷扫作用较强。（3）对比三种混凝剂,Ti（SO4）2对HBQs前体物的去除率是FeCl3去除率的1.2倍左右,是PAC去除率的1.4倍左右。混凝前后,水中DCBQ、DBBQ、TBBQ、DBDMBQ占总HBQs的比例几乎不变,平均占比分别为47.5%、45.2%、1.5%、5.8%,混凝对四种HBQs前体物的去除效能相近,Ti（SO4）2对HBQs的去除效果明显优于PAC和FeCl3。（4）根据三维荧光光谱,PAC、FeCl3和Ti（SO4）2对各荧光有机物的平均去除率分别为85.05%、87.36%、90.22%。混凝对腐殖酸、酪氨酸组分的去除效果最好,平均去除率高达90.77%和90.60%。由液相色谱-有机碳检测谱图得知,FeCl3和PAC对总DOC的去除率相近,分别为53.0%和51.6%,Ti（SO4）2对总DOC的去除效能较高,达到66.9%,且Ti（SO4）2对各有机组分均有较好去除效果。混凝前后有机物分子量分布结果显示,混凝对高分子量有机物的去除效果要优于对低分子量有机物的去除效果。对于低分子量有机物的去除,Ti（SO4）2的去除率明显高于PAC、FeCl3。（5）原水SUVA值为3.48,FeCl3和PAC、Ti（SO4）2的出水SUVA值分别为1.26、1.36、1.22,三种混凝剂对于消毒副产物生成均有一定抑制作用。混凝可以有效去除饮用水中HBQs前体物,但在最佳混凝条件下三种混凝剂对HBQs前体物的去除率仅为31%-43%。