關(guān)于氯胺消毒降低鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物的研究
采用液氯進(jìn)行飲用水消毒是長(zhǎng)期以來普遍采用的消毒方法，70年代以后，氯消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物越來越引起廣泛的關(guān)注。1974年Bellar和Rook等研究發(fā)現(xiàn)了一類消毒副產(chǎn)物—THMs ，氯消毒副產(chǎn)物的研究已成為國際給水界特別是美國研究的重點(diǎn)課題。80年代中期以來飲用水氯消毒產(chǎn)生的另一類非揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物鹵乙酸引起了美國環(huán)保局的高度重視。鹵乙酸共有九種，目前經(jīng)常檢測(cè)的只有5種。相對(duì)于底沸點(diǎn)、揮發(fā)性的三鹵甲烷類副產(chǎn)物，鹵乙酸具有沸點(diǎn)高、不可吹脫性且致癌風(fēng)險(xiǎn)性高的特點(diǎn)：二氯乙酸和三氯乙酸的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別是三氯甲烷的50倍和100倍左右，因此控制鹵乙酸的生成量越來越受到大家高度關(guān)注。
1．實(shí)驗(yàn)材料和方法
1.1氯胺的制備
氯胺的制備采用次氯酸鈉溶液和氯化銨溶液按照氯與氨氮的比值為4：1，在pH值為8.3±0.1的磷酸鹽緩沖溶液中采用先加氯化銨后加次氯酸鈉，混合30分鐘后使用。
1.2鹵乙酸的測(cè)定
鹵乙酸的測(cè)定采用美國EPA552方法，用液液萃取的方法，采用甲基叔丁基醚做萃取劑，改用算化的甲醇做酯化劑將鹵乙酸進(jìn)行衍生化以便于測(cè)定。采用GCHP6890（電子捕獲檢測(cè)器） 對(duì)酯化后的鹵乙酸進(jìn)行分析（圖1），選用1，2—二溴丙烷做內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量。
圖1 鹵乙酸測(cè)定的氣相色譜圖 表1 方法的檢測(cè)限
化合物
檢測(cè)限（μｇ／Ｌ）
三氯乙酸
0.24
二氯乙酸
0.28
一溴乙酸
0.37
二溴乙酸
0.18
2．結(jié)果與討論
2.1 氯、氨氮比對(duì)消毒副產(chǎn)物的影響
原水采用深圳某水廠進(jìn)廠水經(jīng)過0.45μm 的濾膜過濾后進(jìn)行加氯、氨氮的試驗(yàn)，試驗(yàn)原水的水質(zhì)分析結(jié)果如表1：
表2 試驗(yàn)原水的水質(zhì)分析
項(xiàng)目
濁度（NTU）
色度
pH
TOC(mg/L)
分析結(jié)果
0.9
20
7.2
2.34
項(xiàng)目
CHCl3（mg/L）
CCl4（mg/L）
氨氮（mg/L）
分析結(jié)果
0
0
0.05
試驗(yàn)原水加入氯5 mg/L,按1：0，25：1，10：1，5：1，4：1，3：1，2：1的氯氮比分別加入投加氨氮，反應(yīng)時(shí)間為24 h。結(jié)果表明：隨著氯與氨氮比值的降低生成的鹵乙酸總量減少，總鹵乙酸的生成量可以降低69.1%（氯氨氮比=5：1），以及70.6%（氯氨氮比=4：1）。因此，降低氯與氨氮的比值至5：1，能夠很好的控制鹵乙酸的生成，但是進(jìn)一步降低這一比值對(duì)鹵乙酸生成量的控制已沒有明顯的效果。
圖2 氨氮投加量對(duì)鹵乙酸生成量的影響
采用已經(jīng)制備好的氯胺溶液進(jìn)行消毒副產(chǎn)物試驗(yàn)，氯胺儲(chǔ)備液中氯與氨氮比值為4:1,反應(yīng)時(shí)間為24 h，溫度25度。氯胺的投加量為1，2，5，10，15 mg/L，
圖3 氯胺投加量與鹵乙酸生成量的關(guān)系
氯胺的投加量為5 mg/L,pH值為7.5，試驗(yàn)結(jié)果表明三氯乙酸的生成量隨著反應(yīng)時(shí)間的加長(zhǎng)而變化很小，4 h后基本穩(wěn)定，二氯乙酸會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)期生成量不斷升高，但是24 h后基本上不再增加，可以認(rèn)為管網(wǎng)中采用氯胺消毒劑不會(huì)由于停留時(shí)間的加長(zhǎng)而副產(chǎn)物大量升高，這樣更能夠保證飲用水的化學(xué)穩(wěn)定性（氯消毒會(huì)由于接觸時(shí)間加長(zhǎng)副產(chǎn)物的生成量大量增加）。
圖4 接觸時(shí)間對(duì)氯胺消毒副產(chǎn)物的影響
圖5 pH值對(duì)氯胺消毒副產(chǎn)物的影響
2.5 溫度對(duì)消毒副產(chǎn)物的影響
溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響很大，對(duì)于氯胺消毒，氯胺因?yàn)闇囟壬咂浞(wěn)定性降低，另外，氯與副產(chǎn)物的前提物的反應(yīng)速度也加快。實(shí)驗(yàn)的溫度設(shè)為30，40，50三個(gè)溫度梯度，氯胺的投加量為5 mg/L,接觸時(shí)間為24 h，鹵乙酸會(huì)由于溫度的升高生成量而升高，同時(shí)三氯乙酸的生成量降低，二氯乙酸的生成量升高，可以認(rèn)為部分三氯乙酸轉(zhuǎn)化成二氯乙酸，對(duì)于原因進(jìn)一步研究。總之，溫度升高對(duì)鹵乙酸的影響呈升高的趨勢(shì)。
表3 溫度對(duì)氯胺消毒副產(chǎn)物的影響
溫度℃
二氯乙酸（ug/L）
三氯乙酸(ug/L)
鹵乙酸(ug/L)
30
4.9
9.8
14.7
40
6.4
9.7
16.1
50
18.3
1.3
19.6
3. 結(jié)論
3.1氯與氨氮的比值降低生成消毒副產(chǎn)物的總量，但是氯氨氮必降至5以下，進(jìn)一步降低氯氨氮的比值對(duì)消毒副產(chǎn)物的影響很小。
3.2 消毒副產(chǎn)物的生成量與氯胺的投加量呈很好的線性關(guān)系。
3.3鹵乙酸的生成總量隨接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，但是24 h后趨于穩(wěn)定。
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