饮用水中消毒副产物2-溴乙酰胺的控制技术研究

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消毒是饮用水处理过程必不可少的环节,在饮用水杀菌消毒的同时也会生成一系列对人体有害的消毒副产物(DBPs),因此开展消毒副产物控制技术的研究极具现实意义。本试验以甲基叔丁基醚(MTBE)为萃取剂,1,2-二溴丙烷为内标物,采用液液萃取-气相色谱(LLE-GC)的方法检测消毒副产物2-溴乙酰胺(MBAcAm)。研究并分析了粉末活性炭(PAC)吸附技术、高铁酸钾(K2FeO4)氧化技术和铁/铜(Fe/Cu)催化还原技术对消毒副产物MBAcAm的去除效果、影响因素、去除机理和动力学规律。试验中MBAcAm的加标回收率为98.65%101.60%,相对标准偏差为1.20%3.82%,最小检测限小于1.79μg/L,表明该分析方法具有较高的准确性和精密度。试验表明:PAC的吸附过程可分为三个阶段,即快速吸附期(020 min)、慢速吸附期(20180 min)和动态平衡期(180300 min),PAC的吸附速率呈现先快后慢的规律。MBAcAm的去除率随PAC投加量的增多而逐渐增大,在初始浓度为50μg/L、pH为7、温度为25℃的条件下,当PAC投加量为0.010.06 g时,MBAcAm去除量增加较为显著;当PAC投加量增大到0.06 g之后,MBAcAm的去除率变化不明显。PAC对MBAcAm的吸附量随初始浓度的增大而增加,而MBAcAm的去除率随初始浓度的增大基本保持下降的趋势。pH的增大、温度的升高会提高PAC的吸附效果,有利于MBAcAm的去除。PAC吸附MBAcAm的反应过程符合准二级吸附动力学方程。高铁酸钾对MBAcAm的去除率随反应时间的增加而逐渐提高。在初始浓度为50μg/L、pH为7、温度为25℃、高铁酸钾投加量为0.004 g的条件下,反应30 min时的去除量已基本饱和,去除率基本稳定不变。MBAcAm的去除率随高铁酸钾投加量的增加而逐渐提高。pH对高铁酸钾的降解效果有较大的影响,酸性、碱性过强都不利于高铁酸钾对MBAcAm的去除,而在pH为6时的去除效果最佳。温度的升高在一定程度上能促进高铁酸钾对MBAcAm的降解能力,但促进作用有限,MBAcAm的去除率增加不大。高铁酸钾降解MBAcAm的反应符合一级反应动力学规律。单质铁去除MBAcAm的效果一般,在初始浓度为50μg/L、pH为7、温度为25℃的条件下,反应180 min时的去除率为53.29%,而铜粉的加入会明显增强MBAcAm的去除效果,MBAcAm的去除率可以提高至83.08%。Fe/Cu混合物的投加量对MBAcAm的去除效果有较为显著的影响,在初始浓度为50μg/L、pH为7、温度为25℃、质量比为10的条件下,当Fe/Cu混合物的投加量为210g/L时,随投加量的增加,MBAcAm的去除率有明显的增大;当Fe/Cu投加量增加至10 g/L后,MBAcAm的去除率变化较小。提高温度有助于Fe/Cu混合物去除溶液中的MBAcAm,温度越高,MBAcAm的去除率就越大。随MBAcAm初始浓度的增大,其去除率大体上呈上升的趋势,但初始浓度达到80μg/L后,去除率提高的幅度不明显。Fe/Cu催化还原技术去除MBAcAm的反应过程符合一级动力学规律。
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