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近年来,由于工业的持续发展,多数城市的给水水源受到不同程度的污染,水源水质因此急剧下降。自来水厂的常规处理很难去除水中的有机物等有害物质。从70年代起,饮用水中化学成分的数量急剧增加,如何提高饮用水安全性,对饮用水进行深度处理,开发饮用水除污新技术已经成为全球性的热点话题。
γ辐照是一种电离辐照技术,可靠性高、制造简单,射线穿透能力强,由于其高效,不产生二次污染的特点,近年来在环保领域的应用逐渐引起国内外环保专家的关注。
超声波进入水体后会形成空化泡,空化泡在超声波压力下收缩,某些空化泡收缩时表面速率超过声速而迅速破裂,在该点瞬间产生高温高压,形成一个极特殊的物理化学环境,从而大大加速反应速度,甚至引发常温常压下不可能的反应。在水处理上,超声波辐照作为一项新的高级催化氧化技术降解水中有机污染物,已经取得了一定的进展。
本文研究了以<60>Co-γ射线以及超声波两种辐照技术对实际饮用水样中的消毒副产物──卤代甲烷的降解并分析其可能的机理。在<60>Co-γ射线辐照剂量为3kGy时,氯仿的降解率达到53.5%,而四氯化碳,一氯二溴甲烷,一溴二氯甲烷的降解率都在90%以上,并且降解速率氯仿<四氯化碳<一溴二氯甲烷<一氯二溴甲烷。采用超声辐照技术,在敞开体系中,在500W的功率下辐照30分钟,四种卤代甲烷也能达到约40%的去率。同时功率越大,辐照时间越长,去除效果越好。因为卤代甲烷是一类极性大易挥发的有机物,因此超声波的吹脱对卤代甲烷的去除有较大影响。我们同时进行了封闭体系的对照试验,结果表明,吹脱作用对卤代甲烷的去除有着重要的贡献。两种辐照降解反应均符合一级动力学方程。同时本文对夏冬两季的饮用水样进行了对照试验,夏季水样中的总有机碳和卤代甲烷含量都要高于冬季,相应地也要采用较高的辐照剂量和功率。本研究结果表明在含有多种有机物的实际水样中,这两种辐照技术对卤代甲烷均有良好效果。
本文同时就<60>Co-γ射线辐照对水中亚硝酸盐的净化效果及进行了研究。结果表明,γ-射线辐照能有效净化水溶液中的亚硝酸盐,去除率随着辐照剂量的增大而增大,而初始浓度越大,相同辐照剂量下的去除率就越低。较高的碱度和较低的pH值能够促进亚硝酸盐的净化,辐照后溶液的pH值有大幅下降。<60>Co-γ射线辐照技术可以在去除水中的卤代甲烷等消毒副产物的同时净化水中的亚硝酸盐,是一种非常有前途的饮用水深度处理技术,本研究为辐照技术在饮用水处理领域的应用和工业化推广提供了科学依据。