N-亚硝胺的UPLC-MS/MS检测方法建立及强化混凝对城市污水厂二沉池出水中N-亚硝胺生成势的影响

摘要

城市污水处理厂二沉池出水中含有浓度相对较高的有机物,直接排放到水体不仅会对天然水体或饮用水水源造成污染,而且在后续的氯或氯胺化消毒处理时,这些物质会与消毒剂反应生成有害于人体健康和天然水环境的消毒副产物。近年来N-亚硝胺因其高致癌、致畸性而引起广泛的关注,本论文主要就以下两部分内容对此类消毒副产物进行了研究:　　(1)使用超高效液相色谱-三重四级杆质谱联用仪(UPLC-MS/MS)确定了九种N-亚硝胺的质谱运行参数,在MRM模式确定出九种N-亚硝胺的定性定量离子,并通过对比不同流动相、固相萃取柱和定容溶剂对水中九种N-亚硝胺检测强度的影响,确定了以甲醇和10mmol/L碳酸氢铵溶液为流动相,使用椰壳活性炭萃取柱对样品进行预处理,超纯水作为定容检测溶剂的水中九种N-亚硝胺检测方法。在优化后的实验参数和条件下,九种N-亚硝胺物质的线性范围为5~150 ng/L(r2=0.997~0.999),检测限和定量限分别为1.34~2.82和4.02~8.46 ng/L,日内(n=5)和日间(n=6)偏差分别为3.48~8.37％和2.81~7.5%,测量精密度良好,向三种不同基质的实际水样中添加两个浓度水平(25和100ng/L)的九种N-亚硝胺混标,其回收率为80.4~109.6%。　　(2)分别采用Al2(SO4)3和 FeCl3两种混凝剂对城市污水厂二沉池出水进行强化混凝处理,研究其对水的净化效果及对N-亚硝胺生成势的影响。经强化混凝处理后水样中能检测到的N-亚硝胺从四种(NDMA、NMEA、NDEA、NPIP)减少为两种(NDMA和 NPIP)。通过对水样的浊度、DOC、UV254、荧光强度去除和 N-亚硝胺生成势的结果进行研究,结合实际应用确定出Al2(SO4)3和FeCl3的混凝最佳投加量分别为0.135和0.27 mmo/L,最佳混凝 pH分别为6.0和5.5。在最优条件下,浊度、DOC和UV254的去除率分别为71.3%和71.1%、33.1%和51.6%及28.5%和45.7%。N-亚硝胺的生成势随混凝剂投加量的增加呈现先大幅度增加在减小的趋势,在上述最佳混凝条件下 N-亚硝胺的生成势较混凝过程中的最大生成量有明显的减少,Al2(SO4)3强化混凝后再经氯消毒时NDMA和NPIP比最大生成量减少了53.3%和55%,经氯胺消毒时NDMA和NPIP比最大生成量减少了58.8%和64.8%。FeCl3强化混凝后再经氯消毒时 NDMA和 NPIP比最大生成量减少了58.9%和38.1%,经氯胺消毒时 NDMA和 NPIP比最大生成量减少了42.5%和51.3%。当AL2(SO4)3投加量为0.24mmol/L时,NDMA和NPIP较最初生成势达到最大去除,氯和氯胺消毒后其去除率分别为20.5%和14.3%以及29.4%和17.6%。当 FeCl3投加量为0.75mol/L时,NDMA和NPIP较最初生成势达到最大去除,氯和氯胺消毒后其去除率分别为32.5%和33.4%以及6.9%和12.2%。

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1 绪论

1.1 常见的消毒方法

1.2 常见消毒副产物种类

1.3 消毒副产物的危害

1.4 消毒副产物常见的检测仪器

2 N-亚硝胺类消毒副产物及混凝技术

2.1 N-亚硝胺种类及理化特性

2.2 N-亚硝胺的生成

2.3 N-亚硝胺生成的影响因素

2.4 N-亚硝胺的危害

2.5 N-亚硝胺的检测

2.6 混凝技术

3 水中九种 N-亚硝胺的 UPLC-MS/MS 方法建立

3.1 实验药品及实验设备

3.2 样品预处理

3.3 实验仪器运行参数设定

3.4 结果与分析

3.5 本章小结

4 强化混凝对城市污水厂二沉池出水 N-亚硝胺生成势的

4.1 氯与氯胺消毒

4.2 强化混凝对污水厂二沉池出中有机物的去除及九种 N-亚硝胺生成势的影响

4.3 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文