论文部分内容阅读
现阶段由于工业排污及管渠金属材质泄露等原因,使得自然水环境中金属离子种类和数量不断增加,而金属离子的存在会影响消毒剂与水体中的天然有机物(Natural Organic matter,NOM)反应,改变消毒副产物(Disinfection By Products,DBPs)的生成数量和种类分布。为此,本文以5种不同来源腐殖质(Humic substances,HS)为模型物(2种腐殖酸(Humic acid,HA)和3种富里酸(Fulvic acid,FA),以Cu2+、Ca2+、Zn2+、Pb2+为主要影响要素,对饮用水氯化三卤甲烷(Trihalomehtnaes,THMs)的生成情况为重点展开研究。主要研究工作与结果包括:5种不同来源HS的结构和性质与其来源有关。通过氯化条件试验和产物光谱分析发现:5种HS的CHCl3产率均随氯化反应时间延长和投氯量的增加而增大,THMsFP产率随着Br-浓度的增加和pH的升高而增大。氯化反应可有效破坏HS的结构,降低聚芳香度,生成含有C=C、含氧官能团以及C-Cl、C-Br结构的产物。以HS的THMsFP的产率来计,在酸、中、碱性条件下,Cu2+对其均有促进作用。Ca2+除在酸性条件下对HA-1和HA-2呈现抑制作用外,Ca2+对其他HS均有促进作用。Zn2+除在酸性条件下对FA-2呈现抑制作用外,对其他HS均有促进作用。Pb2+除对HA-2和FA-3在酸性条件下有微弱的抑制作用外,对其他HS均有促进作用。以上金属离子对HS的促进作用顺序为:Cu2+>Ca2+>Pb2+>Zn2+。Cu2+、Ca2+、Zn2+、Pb2+对不同分子量的HS表现出的作用并不一致,且作用大小顺序与分子量大小无关。Cu2+的促进作用最强的主要集中在10-30 kDa和5-10 kDa部分的HS。Ca2+的促进作用最强的大多主要集中在10-30 kDa和5-10 kDa部分,但对FA-3的影响则集中在5-10 kDa、<5 kDa、30-100 kDa部分。Zn2+对不同来源的HS作用和不同分子量范围的作用完全不一致。Pb2+对HA-1、HA-2的促进作用主要发生在5-10 kDa和<5 kDa部分,而对FA-1、FA-2主要发生在10-30 kDa和100 kDa部分。通过对紫外可见光谱和FTIR光谱分析可知,Cu2+可通过与有机物中带有甲基和亚甲基、酚、醇、醚的芳香官能团上的酚羟基结构发生络合并改变氯化反应历程,并导致氯化产物中含氧官能团数量的减少。Zn2+的作用则主要体现氯化产物的含氧官能团数量减少。HS与Pb2+的络合作用主要发生在HS上带有甲基和亚甲基不饱和结构或含有含氧取代基的芳香官能团上。Pb2+的存在导致氯化产物中的C=O官能团及C=C不饱和结构含量降低,脂肪烃类产物增加。