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氯消毒剂被广泛应用于水处理领域,水中残留的一些有机物会与氯消毒剂通过取代、加成以及氧化反应生成对人体有毒害作用的氯化消毒副产物(DBPs)。其中,这些残留的有机物被称作消毒副产物前体物,具有潜在的危害性。用相应的定性定量指标来表征消毒副产物前体物质是DBPs防控工作的基础。目前国内外关于氯消毒副产物前体物的表征方法应用较广泛的是消毒副产物生成势(DBPFP),但这种方法测试时间长并且测定过程较繁杂,缺乏针对性,难于指导工程实践。
本文基于现有前体物表征方法的缺陷及前体物本身的荧光特性,提出了三维荧光光谱法测定氯消毒副产物前体物的方法。选择再生水中常见且含量较高的消毒副产物前体物腐殖质作为本课题的研究对象,从微观和宏观两个角度来研究方法的可行性。其中,选取与腐殖酸具有相同结构单元的简单有机物作为受试物,测定受试物的三维荧光特性及其消毒副产物生成势,并分别建立结构一荧光特性和结构—消毒副产物生成能力的定量活性模型,从微观结构层面研究三维荧光光谱参数表征消毒副产物前体物的可行性。研究再生水背景条件对腐殖质荧光特性及DBPFP可能产生的影响,从宏观层面上来进一步完善方法的应用条件。
结果表明:(1)受试物的消毒副产物生成势和荧光强度均随分子结构的变化而变化,两者具有一定的间接关系,用三维荧光表征消毒副产物前体物从微观结构上来看是可行的。(2)再生水出水中,可以忽略不同来源对于腐殖质三维荧光光谱及消毒副产物生成势的影响。(3)再生水出水中,铁元素对腐殖质荧光光谱、腐殖酸的消毒副产物生成势、富里酸的卤乙酸生成势的影响可以忽略。
在以上的基础上,开发了水中氯消毒副产物前体物简便、快速测定方法。该方法能分类解析再生水中各类氯消毒副产物前体物的组成,并定量预测再生水中消毒副产物生成能力,平均相对误差在10％左右,满足微量或痕量物质准确度测量要求。该方法无需复杂的样品处理与检测,不破坏样品结构,易实现在线检测,为消毒副产物前体物的防治研究提供了较大便利。
本课题从微观和宏观两个角度来探索方法的可行性,提出了三维荧光光谱法测定氯消毒副产物前体物的方法,具有一定的新颖性;并在此基础上,建立了三维荧光光谱法测定氯消毒副产物前体物的方法,具有一定的创新性。