论文部分内容阅读
亚硝基二甲胺(NDMA)是亚硝胺的一种典型代表,最近其作为一种新型的消毒副产物在经氯或氯胺消毒的水中被检出,由于其潜在的强致癌性引起广泛的关注。目前,我国氯胺消毒已经开始大范围地推广和应用,但相关NDMA等亚硝胺类消毒副产物的研究仍在起步阶段。 本课题针对UV/H2O2和UV/Fenton这种两种高级氧化技术降解NDMA的规律进行系统性的研究,以提出一套最佳的反应条件。同时研究了这两种高级氧化技术对NDMA的降解反应动力学、机理以及产物的控制。 在UV/H2O2和UV/Fenton降解NDMA的系统中,考察了NDMA初始浓度、H2O2浓度、Fe2+浓度、pH值、天然有机物和几种常见阴离子等因素对NDMA降解的影响。实验结果表明,UV辐射强度1000μW/cm2,NDMA初始浓度为0.1mmol/L,H2O2浓度为20mg/L,当pH值为4时,UV/H2O2对NDMA达到最佳的降解效果,而当Fe2+浓度为1.0mg/L,pH值为3时,UV/Fenton效果最佳。在这两个体系中,反应5min时,NDMA的去除率接近100%。天然有机物和Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-等阴离子对NDMA的降解有抑制作用,且NDMA的降解均符合一级反应动力学模型。 在UV/H2O2体系中,改变过氧化氢投加次数对NDMA降解效果的影响不明显,自由基抑制剂叔丁醇(t-BuOH)有效地抑制了羟基自由基的产生。而在UV/Fenton体系中,反应温度对NDMA降解效能的影响符合阿累尼乌斯公式,Cu2+、Mn2+等金属阳离子对Fenton试剂的协同作用在UV/Fenton体系降解NDMA的过程中并没有明显的表现出来。 单独使用H2O2和Fenton试剂降解NDMA并没有很好的效果,而单独使用UV降解NDMA却效果明显,反应10min时,NDMA基本降解完全,说明UV对NDMA的降解作用要大于羟基自由基对NDMA的降解作用。 紫外光和铁盐都能与过氧化氢产生协同作用,促进过氧化氢的分解,产生更多的羟基自由基。UV/H2O2和UV/Fenton体系降解NDMA的主要产物都是硝酸盐、DMA、MA,有少量亚硝酸盐产生,同时还有一些未知氮,可能为甲酸盐、N2O、N2、甲酸等。随着这些物质之间的相互转化,系统内的N也相互转移,但基本满足N平衡。UV/Fenton体系不仅比UV/H2O2体系提高了NDMA降解的速率,同时可以更有效的减少DMA,阻断NDMA的再次合成。 羟基自由基与NDMA的反应是首先攻击NDMA的甲基并从中提取出一个氢原子,使NDMA转化为以碳原子为中心的亚硝胺自由基。随后,以碳原子为中心的亚硝胺自由基通过自身的分解作用形成含有双键的亚胺,而亚胺最终能够被氧化生成MA。