飲用水含氮消毒副產(chǎn)物苯乙腈的控制技術研究.pdf

1、飲用水的安全直接關系到人類的健康、社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展，備受人們的廣泛關注。飲用水的生物安全性主要是依靠消毒工藝來保證，因其價廉高效等特點，氯消毒是目前世界各地應用最廣泛的消毒技術。但是水中天然有機物及其他人工合成化學物質在氯消毒過程中可與氯發(fā)生反應，產(chǎn)生對人體有害的消毒副產(chǎn)物（ disinfection by-products，DBPs）。以三鹵甲烷（THMs）和鹵代乙酸（HAAs）為代表的氯系消毒副產(chǎn)物的含碳有機前體物、產(chǎn)生機理和

2、毒性等得到了充分的闡釋。近年來以含氮有機物為前體物的消毒副產(chǎn)物因其毒性更強、種類更多受到學者的廣泛關注。
　　氨基酸是水環(huán)境中天然存在溶解性含氮有機物的一類，是近年來消毒副產(chǎn)物前體物的研究熱點之一。因其側鏈基團不同，氯化消毒副產(chǎn)物呈多樣性特點。本課題以具有苯環(huán)結構的苯丙氨酸為研究對象，考察了其經(jīng)過氯消毒后生成各種消毒副產(chǎn)物的種類，展開了生成途徑分析，并明確了主要消毒副產(chǎn)物苯乙腈的生成途徑；探討了水環(huán)境中苯乙腈的嗅味及衰減特性；通過

3、柱前衍生/SPE/GC-MS檢測水中苯丙氨酸，并采用LLE/GC-ECD法對實際飲用水中苯乙腈的存在水平展開了調查；探討了活性炭吸附及UV-C/H2O2等技術對水中微量苯乙腈的控制效果及機理。
　　利用GC-MS及HPLC-MS對苯丙氨酸消毒副產(chǎn)物進行鑒定分析，氯消毒副產(chǎn)物主要苯乙醛、苯乙腈、苯丙氯代亞胺、2，6-二苯基吡啶、氯甲苯、鄰氯苯乙腈等六種。經(jīng)過加標消毒試驗驗證，苯乙腈為常規(guī)條件下苯丙氨酸的主要氯化消毒副產(chǎn)物，其主要產(chǎn)生

4、途徑為：Phe經(jīng)氯代反應生成N-氯代Phe，進一步被氯取代生成N-二氯代Phe，然后脫羧脫去HCl小分子產(chǎn)生苯乙醛phenylacetaldehyde，繼續(xù)與氯反應繼續(xù)脫去一個HCl小分子，最終生成含氰基的phenylacetonitrile。利用GC-O-MS聯(lián)用技術分析確定苯乙腈嗅閾值為0.6μg/L，帶有苦杏仁味，辛辣，花香味等嗅味。
　　本文對杭州市4個主要飲用水廠源水和出廠水中的苯丙氨酸進行了檢測。結果表明，2015年1

5、月至7月水廠源水中檢出苯丙氨酸（3.27~50.79μg/L），出廠水中檢出（0.27~37.19μg/L）。并對杭州市4大飲用水廠出廠水和浙江工業(yè)大學內(nèi)管網(wǎng)末端水中苯乙腈含量進行了檢測。飲用水廠出廠水中檢出苯乙腈（5.03~30.97μg/L），管網(wǎng)末端水中檢出（4.66~6.53μg/L）。
　　活性炭吸附苯乙腈試驗結果表明，Langmuir模型可更好的描述GAC吸附苯乙腈過程，GAC吸附苯乙腈主要為單分子層吸附。不同濃度的苯

6、乙腈的吸附行為均符合擬二級方程（R2＞0.99）。GAC和PAC對苯乙腈的去除率均達到92.5％以上，具有較好的吸附效果。pH，溫度、初始濃度、底質和共存離子對顆粒活性炭吸附苯乙腈有一定的影響。去除率隨著pH值升高而降低；去除率隨著溫度增大有下降；濃度越大，吸附平衡容量越大，去除率越大；不同的鹽類的加入對苯乙腈的吸附效果影響不同，主要是Mg2+和Al3+對苯乙腈的吸附效果有明顯的抑制作用。
　　UV-C/H2O2聯(lián)合降解苯乙腈試驗