關(guān)于氯胺消毒降低鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物的研究

更新時間：2008-01-10 15:52 來源：作者: 閱讀：2386

采用液氯進行飲用水消毒是長期以來普遍采用的消毒方法，70年代以后，氯消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物越來越引起廣泛的關(guān)注。1974年Bellar和Rook等研究發(fā)現(xiàn)了一類消毒副產(chǎn)物—THMs ，氯消毒副產(chǎn)物的研究已成為國際給水界特別是美國研究的重點課題。80年代中期以來飲用水氯消毒產(chǎn)生的另一類非揮發(fā)性消毒副產(chǎn)物鹵乙酸引起了美國環(huán)保局的高度重視。鹵乙酸共有九種，目前經(jīng)常檢測的只有5種。相對于底沸點、揮發(fā)性的三鹵甲烷類副產(chǎn)物，鹵乙酸具有沸點高、不可吹脫性且致癌風(fēng)險性高的特點：二氯乙酸和三氯乙酸的致癌風(fēng)險分別是三氯甲烷的50倍和100倍左右，因此控制鹵乙酸的生成量越來越受到大家高度關(guān)注。

1．實驗材料和方法

1.1氯胺的制備

氯胺的制備采用次氯酸鈉溶液和氯化銨溶液按照氯與氨氮的比值為4：1，在pH值為8.3±0.1的磷酸鹽緩沖溶液中采用先加氯化銨后加次氯酸鈉，混合30分鐘后使用。

1.2鹵乙酸的測定

鹵乙酸的測定采用美國EPA552方法，用液液萃取的方法，采用甲基叔丁基醚做萃取劑，改用算化的甲醇做酯化劑將鹵乙酸進行衍生化以便于測定。采用GCHP6890（電子捕獲檢測器）對酯化后的鹵乙酸進行分析（圖1），選用1，2—二溴丙烷做內(nèi)標(biāo)進行定量。

圖1 鹵乙酸測定的氣相色譜圖

表1 方法的檢測限

化合物	檢測限（μｇ／Ｌ）
三氯乙酸	0.24
二氯乙酸	0.28
一溴乙酸	0.37
二溴乙酸	0.18

2．結(jié)果與討論

2.1 氯、氨氮比對消毒副產(chǎn)物的影響

原水采用深圳某水廠進廠水經(jīng)過0.45μm 的濾膜過濾后進行加氯、氨氮的試驗，試驗原水的水質(zhì)分析結(jié)果如表1：

表2 試驗原水的水質(zhì)分析

項目	濁度（NTU）	色度	pH	TOC(mg/L)
分析結(jié)果	0.9	20	7.2	2.34
項目	CHCl₃（mg/L）	CCl₄（mg/L）	氨氮（mg/L）
分析結(jié)果	0	0	0.05

試驗原水加入氯5 mg/L,按1：0，25：1，10：1，5：1，4：1，3：1，2：1的氯氮比分別加入投加氨氮，反應(yīng)時間為24 h。結(jié)果表明：隨著氯與氨氮比值的降低生成的鹵乙酸總量減少，總鹵乙酸的生成量可以降低69.1%（氯氨氮比=5：1），以及70.6%（氯氨氮比=4：1）。因此，降低氯與氨氮的比值至5：1，能夠很好的控制鹵乙酸的生成，但是進一步降低這一比值對鹵乙酸生成量的控制已沒有明顯的效果。

圖2 氨氮投加量對鹵乙酸生成量的影響

2.2 氯胺投加量對消毒副產(chǎn)物的影響

采用已經(jīng)制備好的氯胺溶液進行消毒副產(chǎn)物試驗，氯胺儲備液中氯與氨氮比值為4:1,反應(yīng)時間為24 h，溫度25度。氯胺的投加量為1，2，5，10，15 mg/L，

圖3 氯胺投加量與鹵乙酸生成量的關(guān)系

氯胺投加量對鹵乙酸的生成量影響非常明顯，呈線性相關(guān)性：三氯乙酸的r=0.9978,二氯乙酸的r=0.9823,總鹵乙酸的r=0.9953。

2.3 接觸時間對消毒副產(chǎn)物的影響

氯胺的投加量為5 mg/L,pH值為7.5，試驗結(jié)果表明三氯乙酸的生成量隨著反應(yīng)時間的加長而變化很小，4 h后基本穩(wěn)定，二氯乙酸會隨著反應(yīng)時間加長期生成量不斷升高，但是24 h后基本上不再增加，可以認為管網(wǎng)中采用氯胺消毒劑不會由于停留時間的加長而副產(chǎn)物大量升高，這樣更能夠保證飲用水的化學(xué)穩(wěn)定性（氯消毒會由于接觸時間加長副產(chǎn)物的生成量大量增加）。

圖4 接觸時間對氯胺消毒副產(chǎn)物的影響

2.4 pH對消毒副產(chǎn)物的影響

圖5 pH值對氯胺消毒副產(chǎn)物的影響

隨著pH值的升高，二氯乙酸和三氯乙酸都降低，但是二氯乙酸減少的略大，因此采用氯胺消毒升高pH值可以降低飲用水的化學(xué)風(fēng)險。

2.5 溫度對消毒副產(chǎn)物的影響

溫度對化學(xué)反應(yīng)的影響很大，對于氯胺消毒，氯胺因為溫度升高其穩(wěn)定性降低，另外，氯與副產(chǎn)物的前提物的反應(yīng)速度也加快。實驗的溫度設(shè)為30，40，50三個溫度梯度，氯胺的投加量為5 mg/L,接觸時間為24 h，鹵乙酸會由于溫度的升高生成量而升高，同時三氯乙酸的生成量降低，二氯乙酸的生成量升高，可以認為部分三氯乙酸轉(zhuǎn)化成二氯乙酸，對于原因進一步研究。總之，溫度升高對鹵乙酸的影響呈升高的趨勢。

表3 溫度對氯胺消毒副產(chǎn)物的影響