含氯胺水输配过程中管材对水质的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 付军 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 曲久辉 |
| 关键词 | 管材 氯胺 铜离子 消毒副产物 腐殖酸 机理 Pipe material Monochloramine Copper ion Disinfection by-products Humic acid Mechanism |
| 其他题名 | Influence of distribution pipe materials on drinking water quality with monochloramine as disinfectant |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 调查与研究表明，饮用水在管网系统中的输配过程对用户末端水质有重要影 响。如何尽可能避免和控制饮用水输配过程中的“二次污染”，对保障用户端的 饮用水安全具有重要意义。 本研究以上海杨树浦水厂出厂水和北京市第九水厂出厂水为研究对象，针对 消毒对输配水水质的影响，研究了不同输配管网中的水质变化规律、不同管材对 水质的影响以及不同水质参数对输配过程水质变化的影响。结果表明，饮用水在 输配过程中水质会发生明显变化，主要表现为消毒剂在管网输配过程中的衰减、 金属离子的溶出、浊度的升高和消毒副产物的变化等。金属管材对水质的影响主 要表现为金属的溶出及溶出金属沉淀析出而造成的浊度升高。采用SEM、EDX、 XRD 等分析手段表征了金属管材内壁的腐蚀情况。pH、初始消毒剂浓度等水质 条件对输配水水质有较大影响，提高出厂水pH 值能有效控制金属管材金属腐蚀、 溶出和释放，是提高输配水化学稳定性的重要手段。消毒剂投量过高，其衰减速 率加快，而且促进管材的腐蚀与金属溶出，不利于保障水质稳定与安全。优化出 厂水消毒工艺的消毒剂种类和投量，在维持管网足够的消毒剂浓度的前提下尽可 能降低消毒剂投量，是保证饮用水水质稳定的重要手段。 在模拟水质在不同管材系统中水质变化及对实际管网调研的基础上，重点针 对金属管材（铜管、镀锌管）中金属离子铜、锌的溶出，深入探究了金属离子对 消毒剂氯胺的稳定性及消毒副产物生成过程的影响。发现铜离子对氯胺有明显的 催化降解作用，而锌离子对氯胺的衰减则没有任何影响。在pH 5.0-8.5 范围内， 催化效果随着pH 的降低而升高；并随着铜离子和氯胺初始浓度的增加而升高。 紫外扫描显示，降低pH 和增加铜离子含量对氯胺形态转化具有相同作用，进行 固相萃取和XPS 表征证实了催化过程中存在Cu(I)，并利用ESR 表征进一步分析 了反应过程中的羟基自由基和氨基自由基。提出了铜离子催化氯胺衰减的机理：1）铜离子与氯胺的络合作用所产生的直接催化；2）铜离子导致氯胺溶液中产生 自由基所引发的间接催化。直接催化类似于质子酸催化氯胺分解的过程，铜离子 的络合作用促进了氯胺的形态转化，二氯胺形成后再与一氯胺迅速发生氧化还原 反应生成产物N2，Cl–， NH3 和H+等。间接催化过程中产生的羟基、氨基自由 基对氯胺的衰减也有一定的贡献，但自由基反应产生的催化作用要明显低于铜离 子络合产生的直接催化作用。对比研究了不同pH 条件下腐殖酸氯化和氯胺化过 程中铜离子对三氯甲烷(THM)生成的催化作用，结果显示铜离子对消毒副产物 THM 的生成具有明显的催化作用，且催化效果均随pH 升高而降低，同时氯胺 化过程的催化效果更明显。碳酸盐存在下的实验证明了投加铜离子导致氯胺分解 产生羟基自由基是催化作用的原因之一。通过模型有机化合物的研究，提出铜离 子催化作用的主要机理是因为促进了腐殖酸酸中柠檬酸类结构生成THM 的反应 过程。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/358]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 付军. 含氯胺水输配过程中管材对水质的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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