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消毒副产物是饮用水消毒过程中形成的一类危害人体健康的化合物,研究消毒副产物的形成过程及控制技术对保障饮用水安全具有重要意义。本文在评述饮用水中消毒副产物研究进展的基础上,针对我国水源水有机污染突出的现象,以酚类化合物为有机污染物的代表,研究了饮用水氯化消毒过程中氯酚类与卤乙酸类消毒副产物的生成及机制;探讨了混凝法去除酚类及溴化物等前体物质的效率与影响因素,提出了混凝.氯化.吸附一体化去除酚类化合物及其消毒副产物的新方法,取得了以下一些有价值的研究结果:
(1)基本探明了酚类化合物氯化形成氯酚及卤乙酸的过程。在实验条件下,如苯酚通过连续反应形成2-氯酚、4-氯酚、2,4-二氯酚、2,6-氯酚和2,4,6-三氯酚五种氯酚,再进一步反应生成二氯乙酸和三氯乙酸两种卤乙酸。
(2)明确了pH对氯酚及卤乙酸形成的影响以及卤乙酸摩尔生成量与酚类化合物结构之间的关系。在pH6.0~7.0时,2,4,6-三氯酚形成速率较快但浓度较低,三氯乙酸形成速率和浓度均较高;在pH7.0~8.0时,2,4,6-三氯酚形成速度较快且浓度较高,而三氯乙酸形成速率和浓度均较低;不同酚类化合物的卤乙酸摩尔生成量依次为:2,4,6-三氯酚>4-硝基酚>2,4-二氯酚>4-氯酚>苯酚>间甲酚>间苯二酚,邻、对位有取代基的酚类比间位有取代基的酚类具有更大的卤乙酸摩尔生成量,4-硝基酚形成卤乙酸的速率明显低于4-氯酚,芳环上的吸电子基降低了卤乙酸的形成速率。
(3)率先研究了混凝去除溴化物的效率及影响因素,提出了混凝-氯化-吸附一体化去除酚类化合物及其消毒副产物的新方法。在混凝过程中,溴化物主要通过电中和及吸附被去除。投加15 mg/L的AlCl<,3>,原水中溴化物被去除87.0%。共存阴离子将溴化物去除率降低了8.0%~40.8%,腐殖酸在高pH或低混凝剂投量下将溴化物去除率降低7.5%~52.3%;在混凝-氯化-吸附一体化过程中,投加250 mg/L 0.2 CEC~1.0 CEC的CTMAB膨润土,苯酚及氯酚的去除率可提高8.0%~170.7%,有机膨润土主要通过分配作用吸附去除苯酚及氯酚。