氨基酸类物质在紫外/氯消毒过程中对三氯硝基甲烷生成与降解的影响

摘要

三氯硝基甲烷属于含氮消毒副产物，对饮用水质及人类健康有极大的潜在风险。氨基酸类物质是水体中最为常见的一种含氮有机物，在氯化消毒的过程中会产生三氯硝基甲烷。在紫外/氯联合消毒处理过程中，探究氨基酸类物质对三氯硝基甲烷生成的影响，以及三氯硝基甲烷在紫外/氯消毒过程中光降解的情况，对于今后饮用水和污水处理中的含氮消毒副产物的控制，以及研发新的消毒工艺都有着重要的现实意义。
　　低压紫外光谱发射范围主要集中在254nm，中压紫外光谱发射范围为180-400nm之间，虽然中压紫外灯功率比低压紫外灯大得多，但它们发射的紫外波长不相同。为了对比低压紫外灯与中压紫外灯对三氯硝基甲烷生成与降解影响的差异，本文设计了低压紫外和中压紫外两种条件下的对照实验。
　　以氨基酸作为三氯硝基甲烷生成的前体物，选取色氨酸，苏氨酸和天冬氨酸作为研究对象，探究在紫外/氯消毒条件下光照强度、pH值、自由氯浓度、添加自由基捕获剂叔丁醇对各氨基酸生成三氯硝基甲烷的影响。结果显示在低压和中压紫外/氯化消毒时，三种氨基酸的生成量的大小是色氨酸＞苏氨酸＞天冬氨酸，三种氨基酸生成三氯硝基甲烷的能力与氨基酸侧链R基团结构密切相关;光照强度的增大，三氯硝基甲烷生成量增大，生成速率加快;pH值越大，三氯硝基甲烷生成量越大;自由氯浓度越大，三氯硝基甲烷生成量越大;添加叔丁醇对三氯硝基甲烷生成的影响不大，说明羟基自由基不是影Ⅱ向三氯硝基甲烷生成的主要因素。中压紫外照射下比低压紫外照射下三氯硝基甲烷生成量更大，生成速率更快。
　　以三氯硝基甲烷的初始浓度、紫外光强度、pH值、氯离子、硝酸根离子为影响因素，探究了三氯硝基甲烷在紫外/氯消毒过程中对三氯硝基甲烷光降解的影响，并推导出其反应动力学模型。结果显示，在低压紫外和中压紫外照射下，三氯硝基甲烷的降解率都随着三氯硝基甲烷初始浓度增加而降低;紫外光光照强度越高，降解的速率越快，降解率越高;pH值越大，降解率越高;添加氯离子或硝酸根离子，都可以加快三氯硝基甲烷的光降解，提高降解率;根据反应动力学模型，三氯硝基甲烷的光降解符合一级动力学方程。三氯硝基甲烷在中压紫外照射下比在低压紫外照射下的降解率更高，降解速率更快。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 三氯硝基甲烷概述

1．2．1 三氯硝基甲烷的结构

1．2．2 三氯硝基甲烷的形成

1．2．3 三氯硝基甲烷生成的影响因素

1．2．4 三氨硝基甲烷的处理工艺

1．2．5 紫外／氯联用消毒对水中三氯硝基甲烷生成的影响

1．3 三氯硝基甲烷生成前体物—氨基酸

1．3．1 氨基酸概述

1．3．2 氨基酸氯化处理生成消毒副产物研究概况

1．4 研究意义、内容及创新点

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 创新点

2．1 实验仪器与试剂

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验试剂

2．2 实验方法

2．2．1 紫外／氯消毒光化学反应研究基本方法

2．2．2 三氯硝基甲烷的测定方法

2．3 实验设计

2．3．1 三氯硝基甲烷在低压紫外灯下光降解实验

2．3．2 三氯硝基甲烷在中压紫外灯下光降解实验

2．3．3 氨基酸类物质在低压紫外／氯消毒过程中生成三氯硝基甲烷实验

2．2．4 氨基酸类物质在中压紫外／氯消毒过程中生成三氯硝基甲烷实验

第三章 三氯硝基甲烷在水溶液中的紫外光降解研究

3．1 三氯硝基甲烷在低压紫外灯下的光降解

3．1．1 三氯硝基甲烷在低压紫外灯照射下的控制实验

3．1．2 三氯硝基甲烷初始浓度的影响

3．1．3 紫外光照强度的影响

3．1．4 pH的影响

3．1．5 氯离子的影响

3．1．6 硝酸根离子的影响

3．1．7 三氯硝基甲烷在低压紫外光照下光降解动力学分析

3．2 三氯硝基甲烷在中压紫外灯下的光降解

3．2．1 三氯硝基甲烷在中压紫外灯照射下的控制实验

3．2．2 三氯硝基甲烷初始浓度的影响

3．2．3 紫外光照强度的影响

3．2．4 pH的影响

3．2．5 氯离子的影响

3．2．6 硝酸根离子的影响

3．2．7 三氯硝基甲烷在中压紫外光照下的光降解动力学分析

3．3 三氯硝基甲烷紫外光降解机理分析

3．4 本章小结

第四章 氨基酸类物质在紫外／氯消毒过程中生成三氯硝基甲烷的研究

4．1 氨基酸类物质在低压紫外／氯消毒过程中对三氯硝基甲烷生成的影响

4．1．1 不同氨基酸种类对三氯硝基甲烷生成的影响

4．1．2 氨基酸初始浓度的影响

4．1．3 pH的影响

4．1．4 自由氯浓度的影响

4．1．5 紫外光照强度的影响

4．1．6 自由基捕获剂TBA的影响

4．2 氨基酸类物质在中压紫外／氯消毒过程中对三氯硝基甲烷生成的影响

4．2．1 不同氨基酸种类对三氯硝基甲烷生成的影响

4．2．2 氨基酸初始浓度的影响

4．2．3 pH的影响

4．2．4 自由氯浓度的影响

4．2．5 紫外光照强度的影响

4．2．6 自由基捕获剂TBA的影响

4．3 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献