黃河水中THM前驅(qū)物的鹵代活性

1、黃河水中THM前驅(qū)物的鹵代活性摘要：對(duì)黃河水樣的水質(zhì)參數(shù)作了檢測(cè)，測(cè)定了其中的堿度，以便確定水樣絮凝時(shí)水中的堿度是否滿足要求；同時(shí)還對(duì)絮凝劑聚合鋁進(jìn)展強(qiáng)化絮凝試驗(yàn)，通過耗氧量去除率以及濁度確定了最正確投藥量；還測(cè)定了水中耗氧量。然后對(duì)黃河水進(jìn)展了大量實(shí)驗(yàn)，研究了不同絮凝劑、pH、加氯量、接觸時(shí)間、反響溫度等對(duì)飲用水氯仿含量的影響,繪出了不同影響因素對(duì)三氯甲烷生成量的圖表，并討論了各種因素對(duì)氯仿生成量的關(guān)系。在此根底上確定了主要影響因素絮凝劑、pH、加氯量、接觸時(shí)間，以這四個(gè)影響因素進(jìn)展正交表設(shè)計(jì)，通過正交實(shí)驗(yàn)，確定了影響氯仿生成的主要因素pH和絮凝劑，其中較低的pH值和三氯化鐵絮凝劑都能大大降

2、低水中的三氯甲烷，在此根底上確定了飲用水氯化的優(yōu)化條件。為實(shí)際水處理工程中提供了根底數(shù)據(jù)，具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：氯仿絮凝氯化優(yōu)化控制1.前言現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的迅猛開展，尤其是合成化學(xué)工業(yè)的開展，使人類飲用水水源受到日益嚴(yán)重的污染。黃河是我國(guó)第二大河，是我國(guó)西北、華北地區(qū)的重要水源，對(duì)西北、華北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)開展和人民生活有極親密關(guān)系。據(jù)調(diào)查，黃河水域水資源污染嚴(yán)重。黃河水資源污染的主要指標(biāo)為有機(jī)參數(shù)D、BD5、揮發(fā)酚、氨氮。飲水衛(wèi)生與平安和人民生活及身體安康息息相關(guān)，隨著人類消費(fèi)、生活活動(dòng)的進(jìn)步，環(huán)境污染等問題越來越突出，飲水衛(wèi)生與平安日益受到廣泛重視。早在1974年美國(guó)便發(fā)現(xiàn)自來水經(jīng)過氯化消毒后，產(chǎn)

3、生多種含氯有機(jī)物，其中以三鹵甲烷(THs)中的三氛甲烷為主，其次還有四氯化碳、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、溴仿等，尤其是三氯甲烷對(duì)人體具有致癌、致畸、致突變性。氯與水中的有機(jī)物互相作用而生成三氯甲烷等鹵代烴，這些有機(jī)物均有一定的穩(wěn)定性，通常情況下不易分解。自二十世紀(jì)初開場(chǎng)推廣應(yīng)用氯化消毒(液氯或氯氨)后，介水傳播的腸道傳染病發(fā)病率逐漸下降，衛(wèi)生效益非常顯著。氯化消毒在消除微生物污染的同時(shí)，也給人們帶來了一些副產(chǎn)物。其中三鹵甲烷尤為值得重視，三鹵甲烷中的主要成分一三氯甲烷通過大氣、水、食品三種途徑進(jìn)入人體，其中飲水?dāng)z入的三氯甲烷美國(guó)環(huán)境部門報(bào)告)最高是343g，日本報(bào)告飲水?dāng)z入三氯甲烷量占總攝入

4、量的70。三氛甲烷對(duì)小鼠的LD50是1000g以上，一溴二氯甲烷，二溴一氯甲烷，是1000g以下。這些化合物可致運(yùn)動(dòng)失調(diào)、震顫麻木、脂肪肝、腎出血。大、小鼠接觸低濃度三氯甲烷時(shí)會(huì)引起肝臟脂肪出血，還有腎機(jī)能障礙。關(guān)于致癌性研究美國(guó)國(guó)立癌研所(NL)報(bào)告，可誘發(fā)大鼠腎上皮細(xì)胚腺癌發(fā)生，據(jù)EshenbrGnner報(bào)告，發(fā)現(xiàn)三氯甲烷可致小鼠肝癌。三氯甲烷還有其他一些危害，如：蒸氣刺激眼粘膜而引起損害。三氯甲烷在消化道內(nèi)吸收迅速，從人體脂肪到體液約2h，在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為一氧化碳而使血中碳氧血紅蛋白的含量升高,使人出現(xiàn)中毒病癥導(dǎo)致嘔吐、消化不良、食欲減退、虛弱、惡液質(zhì)并能患神經(jīng)過敏癥，失眠癥、憂郁癥、精神錯(cuò)

5、亂、精神病等。三氯甲烷(hrfr，Hl3分子量11938，熔點(diǎn)-635度，沸點(diǎn)6l62度，比重1484)有濃重香甜氣味的液體，用明火點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生大量光氣，貯存過程中假如暴露在日光下氧氣濕氣中特別是和鐵接觸時(shí)那么產(chǎn)生有毒光氣，其蒸氣在水中的溶解系數(shù)為8.91(20)，46737)，在人血中為1593(30)，1151(37)，9，040)。工作場(chǎng)所最高允許濃度為240gl。對(duì)于三氯甲烷各國(guó)進(jìn)展了有關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)水源環(huán)境日益惡劣，水中有機(jī)污染物質(zhì)增多，使得水源水在消毒過程中生成大量的消毒副產(chǎn)物。鑒于此，許多國(guó)家都規(guī)定了水中三氯甲烷的最大含量。美國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩忠?guī)定氯仿在飲用水的污染極限為10g/L，德國(guó)

6、為25g/L，我國(guó)為60g/L。至今為止，已找到一些氯消毒的代用品，如二氧化氯、臭氧、紫外線等，但其平安性及本錢問題，未能普及。氯消毒具有殺菌效果快，使用方便，處理本錢低和運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，仍是最主要的消毒方法。其他消毒工藝很難全面替代氯消毒，所以對(duì)氯消毒工藝進(jìn)展優(yōu)化及部分改造更切合實(shí)際。因此，從氯化工藝前的預(yù)處理和前驅(qū)物質(zhì)的溯源研究角度看，將天然前驅(qū)物進(jìn)展形態(tài)別離并結(jié)合氯化研究具有重要的理論意義。同時(shí)通過加氯消毒反響條件的優(yōu)化，在保證消毒效果的同時(shí)盡量減少三氯甲烷消毒副產(chǎn)物的生成量，即所謂優(yōu)化消毒ptiizeddisinfetin。本研究從實(shí)際水處理工藝出發(fā)，考察不同絮凝劑對(duì)三氯甲烷生成量

7、的影響。試圖從絮凝劑這一因素中找出其中的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)部分21儀器和試劑儀器：JJ-4六聯(lián)同步電動(dòng)攪拌器112型氣相色譜儀pHS-2型精細(xì)酸度計(jì)GZ-1數(shù)字濁度儀電子萬用爐SY-15超級(jí)恒溫水浴材料：聚合鋁三氯化鐵硫酸鋁氯水自制212試劑配制及標(biāo)定2121試劑配制1.0.1l/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)藏溶液：稱取25.0g分析純硫代硫酸鈉Na2S235H2，溶于以煮沸放冷的蒸餾水中，并稀釋至1000l。參加0.2g無水Na23和數(shù)粒碘化汞，貯于棕色瓶中，可保存數(shù)月。此溶液約為0.1l/L。2.重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液1/6K2r27=0.0250l/L：稱取1.2258優(yōu)級(jí)重鉻酸鉀預(yù)先在120下烘2h，枯燥

8、器中冷卻后稱重，用少量水溶解，轉(zhuǎn)入1000l容量瓶中，稀釋至刻度。3.1%淀粉溶液：稱取1.0g可溶性淀粉以少量蒸餾水調(diào)成糊狀，參加沸蒸餾水至100l，混勻。為防腐，冷卻后可參加0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅。4.乙酸鹽緩沖溶液pH4：稱取146g無水NaA或243gNaA3H2溶于水中，參加457lHA，用水稀釋至1000l。5.高錳酸鉀溶液1/5Kn40.1l/L：稱取3.2gKn4溶于1.2L蒸餾水中，煮沸，使體積減少至1L左右。放置過夜，用G-3號(hào)玻璃砂芯漏斗過濾后，濾液貯存于棕色瓶中，避光保存。6.高錳酸鉀溶液1/5Kn40.01l/L：汲取100l0.1l/LKn4溶液于1000l

9、容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，貯于棕色瓶中，避光保存。此溶液約為0.01l/L，使用當(dāng)天應(yīng)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。7.草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1/2Na224=0.01l/L：稱取0.6705g在105110烘干1h并冷卻的草酸鈉溶于水，移入1000l容量瓶中，用水稀釋至刻度。2122標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定硫代硫酸鈉溶液的標(biāo)定汲取25.00l重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液三份，分別參加碘量瓶中。參加50l水和1g碘化鉀，參加5l1+5硫酸溶液，放置五分鐘后，用待標(biāo)定的Na2S23標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)藏溶液滴定至淡黃色，參加1l1%淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好變?yōu)榱辆G色r的顏色為止。記錄用量并計(jì)算=25.0/V表2-1硫代硫酸鈉溶液的標(biāo)定Tabl

10、e2-1Thetitratinfsdiuthisulfateslutin用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)14.8221.178.5021.30初讀數(shù)8.5014.822.1221.17Na2S23用量V1l6.326.356.38V0=0.13Na2S23濃度l/L0.1010.1000.100Na2S23平均濃度l/L0.100Kn4溶液的標(biāo)定將50l蒸餾水和5l1+3硫酸依次參加250l錐形瓶中，然后用移液管參加10.00l0.0100l/LNa224標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱至7085，用0.01l/LKn4溶液滴定至溶液由無色剛剛出現(xiàn)淺紅色為滴定終點(diǎn)。記錄0.01l/LKn4溶液用量。共做三份，計(jì)

11、算Kn4標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度。表2-2Kn4溶液的標(biāo)定Table2-2Thetitratinfptassiuperanganateslutin用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)20.5831.8043.079.50初讀數(shù)9.5020.5831.809.05Kn4用量V1l11.0811.2211.27V0=0.45Kn4濃度l/L0.0094000.0093000.009200Kn4平均濃度l/L0.009300氯水濃度的標(biāo)定采用氧化復(fù)原滴定法，確定自制氯水濃度。水中氯在酸性條件下與碘化鉀作用，釋放出等化學(xué)量的碘I2，以淀粉為指示劑，用Na2S23標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色消失。由Na2S23標(biāo)準(zhǔn)溶液的用

12、量和濃度求出氯水濃度。本試驗(yàn)由于氯水濃度表2-3氯水濃度標(biāo)定Table2-3Thetitratinfhlrineslutin用量水樣1#2#3#終讀數(shù)12.4016.5120.60始讀數(shù)8.1212.4016.51Na2S23用量VL4.284.114.09氯水濃度g/L151714571450平均濃度g/L1.48103較高，所以取=1L氯水，放入盛有少量蒸餾水的錐形瓶中，稀釋至100L。參加5g碘化鉀，5L緩沖溶液，用Na2S23標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至蛋黃色，參加1L淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失。記錄Na2S23標(biāo)準(zhǔn)溶液用量并計(jì)算氯水濃度。氯水l2，g/L=22實(shí)驗(yàn)方法221原水性質(zhì)測(cè)定2211原

13、水耗氧量采用酸性高錳酸鉀法。水樣在酸性條件下，高錳酸鉀將水樣中的某些有機(jī)物及復(fù)原性的物質(zhì)氧化，剩余的高錳酸鉀用過量的草酸鈉復(fù)原，再以高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴剩余的草酸鈉，在7085再參加草酸鈉，用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液反滴定。計(jì)算耗氧量。表2-4原水耗氧量的測(cè)定Table2-4Thedeterinatinfthensuedxygenfsurfaeater用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)37.5516.5030.561.70初讀數(shù)33.7011.7026.550.20Kn4用量V1l3.854.804.01V0=1.507085參加10l草酸鈉后繼續(xù)滴定終讀數(shù)11.7026.5540.48初讀數(shù)1.401

14、6.5030.56Kn4用量V2l10.3010.059.92耗氧量g2/L7.6611.948.76平均耗氧量g2/L9.45g/L=2212原水堿度鋁鹽水解過程中不斷產(chǎn)生H，從而導(dǎo)致水的pH下降。要使pH保持在最正確絮凝范圍內(nèi)，水中應(yīng)有足夠的堿性物質(zhì)與H中和。天然水中均含有一定堿度通常是H，它對(duì)pH有緩沖作用：。當(dāng)原水堿度缺乏或混凝劑投量甚高時(shí)，水的pH值將大幅度下降以致影響混凝劑繼續(xù)水解。因此，應(yīng)確定是否需向水中投加a堿性物質(zhì)，其投量a=3a-x+:a混凝劑投量x原水堿度保證反響順利進(jìn)展的剩余堿度，一般取0.250.5l/La采用連續(xù)滴定法測(cè)定水中堿度。首先以酚酞為指示劑，用Hl標(biāo)準(zhǔn)溶液

15、滴定至終點(diǎn)時(shí)溶液由紅色變?yōu)闊o色，用量為PL；接著以甲基橙為指示劑，繼續(xù)用同濃度Hl溶液滴定至溶液由桔黃色變?yōu)榻奂t色，用量為L(zhǎng)。根據(jù)Hl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和用量求出水中的堿度。表2-5堿度的測(cè)定Table2-5Thedeterinatinfthealkalinityfsurfaeater用量水樣1#2#空白P終讀數(shù)34.7639.5539.80始讀數(shù)29.6734.7639.55L5.094.790.25堿度l/L2.412.27平均堿度2.34對(duì)于硫酸鋁絮凝劑a投量：a=30.234-2.34+0.37=-1.268l/L即不需要參加a，原水堿度滿足絮凝要求。2.2.2絮凝劑投加量確實(shí)定取一定水樣

16、200l五份，放在六聯(lián)攪拌器上，按預(yù)先設(shè)計(jì)的藥劑投加量參加規(guī)定濃度的絮凝劑溶液，快速攪拌1.5in，轉(zhuǎn)速350r/in；中速攪拌5in，轉(zhuǎn)速120r/in；然后慢速攪拌15in，轉(zhuǎn)速80r/in。待絮凝后，靜置1h。過濾后取上清液。表2-6絮凝實(shí)驗(yàn)Table2-6Theexperientfagulatin投加量(g/L)30507090110濁度(NTU)0.51.00.81.11.4Kn4終讀數(shù)33.3010.7020.9729.7043.20Kn4始讀數(shù)24.502.3010.7020.9735.65用量(l)8.808.4010.278.737.55耗氧量(g2/L)14.975.697

17、.085.945.06去除率%11.666.458.264.970.1注：原水耗氧量16.93g2/L。兩次所取水樣不同。圖1絮凝劑投加量對(duì)濁度去除的影響Fig.1agulantdsenTurbiddegree圖2絮凝劑投加量對(duì)耗氧量去除率的影響Fig.2agulantdsenxygennsued從上圖中可以看出，隨著絮凝劑投加量的增加，濁度先是下降而后升高，耗氧量去除率先是下降，然后升高。同時(shí)在較低的投加量的情況下，雖然濁度較低但耗氧量很高。由此可以看出，絮凝劑既不能太多也不能太少，根據(jù)一些資料和本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，80g/L的投加量較適宜。2.2.3原水絮凝處理取原水1000l三份，按上述最優(yōu)

18、投量稱取三種絮凝劑各80g。用蒸餾水稀釋至50l。在六聯(lián)攪拌器上，迅速參加絮凝劑溶液，快速攪拌1.5in，轉(zhuǎn)速350r/in；中速攪拌5in，轉(zhuǎn)速120r/in；然后慢速攪拌15in，轉(zhuǎn)速80r/in。待絮凝后，靜置1h。過濾后取上清液。2.2.4水樣的氯化反響及氯仿的測(cè)定2.2.4.1試驗(yàn)方法以絮凝劑聚合鋁處理后清水為研究對(duì)象，研究不同因素對(duì)氯仿生成的影響。在溫度，pH，接觸時(shí)間一定的條件下，觀察投氯量對(duì)氯仿生成的影響；在投氯量，pH,接觸時(shí)間一定的條件下，確定溫度對(duì)氯仿生成的影響；在其他條件一定的條件下，研究pH的影響；在pH，投氯量，溫度確定的條件下，考察時(shí)間對(duì)氯仿生成的影響。在其他因素

19、不變的條件下，取不同絮凝劑處理的上清液作氯化處理，研究不同絮凝劑的氯仿生成量的差異。2.2.4.2正交試驗(yàn)通過對(duì)每個(gè)因素進(jìn)展單項(xiàng)試驗(yàn)，分析比擬各個(gè)因素對(duì)三氯甲烷生成的影響大小，確定主要影響因素，并根據(jù)選定的因素結(jié)合正交試驗(yàn)表進(jìn)展正交設(shè)計(jì)，根據(jù)所設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)做正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展方差分析，分析各種因素共同作用下不同因素對(duì)氯仿生成量影響的大小，確定最優(yōu)控制條件。3.結(jié)果與討論3.1絮凝劑對(duì)氯仿形成的影響隨著濁度的降低可以生成三鹵甲烷的母體物質(zhì)濃度也隨之降低。可以生成氯仿的腐植酸和富里酸為陰離子聚合電解質(zhì)，在加注混凝劑后將脫穩(wěn)為微小的顆粒，它可以在混凝沉淀及過濾工藝中隨濁度的降低而降低，特別是在混

20、凝劑投加量大，pH值低時(shí)更有效。因此強(qiáng)化水處理工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和管理，進(jìn)步濾后水質(zhì)是降低三鹵甲烷含量的一個(gè)途徑。Singer比照了用鋁鹽絮凝處理前后消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，結(jié)果說明絮凝后消毒，消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生量明顯降低Eikebrkk研究了天然有機(jī)質(zhì)含量與多聚鋁和三氯化鐵最正確投藥量以及pH之間的關(guān)系，結(jié)果說明多聚鋁和三氯化鐵比明礬使用劑量少，且可適用的pH范圍寬Blt等研究說明天然有機(jī)物的去除和其性質(zhì)如分子量大孝極性、電荷密度以及水的性質(zhì)如濁度和硬度有關(guān)：斥水性有機(jī)物含量越高，越容易被聚合物去除在金屬鹽類凝聚劑中，鋁鹽和鐵鹽是最常用的兩類許多研究者都比擬了硫酸鋁及三氯化鐵對(duì)水中有機(jī)物的去除效果，

21、但未得到一致的結(jié)論在大多數(shù)情況下，當(dāng)Ph值為56時(shí)，鋁鹽的去除效果優(yōu)于鐵鹽Bathel等采用鋁鹽作凝聚劑去除三氯甲烷潛值的實(shí)驗(yàn)中，觀察到帶正電的膠粒存在，而且隨著鋁鹽投加量增加，所帶正電荷越高但當(dāng)鋁鹽進(jìn)一步進(jìn)步時(shí)，由于水的Ph值下降，當(dāng)pH小于5時(shí)，膠粒所帶正電減弱，從而得以重新脫穩(wěn)凝聚Bathelrr還觀察到因吸附架橋作用，帶負(fù)電的活化硅酸具有良好去除水中天然有機(jī)物的作用目前，金屬鹽類凝聚劑仍是第一選擇。凝聚劑投加量對(duì)處理效果的影響，存在兩種類型：1)原水pH值較低且僅含單一的溶解腐殖質(zhì)時(shí)，隨凝聚劑(鋁、鐵鹽)投加量增加，有機(jī)物去除率增加這種類型可用沉淀作用機(jī)理來解釋，故其投加量與腐植質(zhì)的濃

22、度成比例。2)原水pH值較高且水中存在的有機(jī)物濃度低又不是單一溶解腐植質(zhì)時(shí)，隨著投加量的增加，有機(jī)物去除率增加緩慢但到凝聚劑投加量增加到一定值后，略微增加凝聚劑的投量，水中有機(jī)物的去除率便可大大進(jìn)步，這一突變階段所對(duì)應(yīng)的投藥量即為最正確投藥量無論第一種類型或第二種類型，當(dāng)凝聚劑投加量過大時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致已形成的脫穩(wěn)顆粒再穩(wěn)定水處理經(jīng)常碰到的是第二種類型，故正確選擇最正確投藥量是非常重要的影響最正確投藥量因素很多，不同的水質(zhì)、不同的凝聚劑的最正確投藥量的范圍寬窄都不一樣即使同一水質(zhì)，采用混凝沉淀法與采用直接過濾法所需的最正確投藥量也不一樣。去除天然水中以腐植質(zhì)為主的有機(jī)物的最正確PH值為56，這一結(jié)

23、論已得到公認(rèn)pH值對(duì)有機(jī)物去除效果的影響，主要是由于氫離子與金屬離子水解產(chǎn)物對(duì)有機(jī)配位體的競(jìng)爭(zhēng)或者羥基與有機(jī)陰離子對(duì)金屬離子水解產(chǎn)物的競(jìng)爭(zhēng)造成。富里酸的去除需要投加一定量的金屬離子取代氫離子，從而形成沉淀物假如PH值太低，投加凝聚劑所形成的金屬離子水解產(chǎn)物不可能取代富里酸上的氫離子，從而去除率非常低但當(dāng)pH值較高時(shí)，羥基離子將與有機(jī)陰離子競(jìng)爭(zhēng)金屬離子水解產(chǎn)物，形成的氫氧化物沉淀將會(huì)與水中的天然有機(jī)物發(fā)生共沉淀作用隨著PH值進(jìn)一步進(jìn)步，水中的天然有機(jī)物所帶的負(fù)電荷將愈強(qiáng)，同時(shí)水解產(chǎn)物所帶正電荷會(huì)下降，去除率將下降在這種情況下，要進(jìn)步水中天然有機(jī)物的去除率必須加大投藥量。絮凝劑溶于水中發(fā)生水解，生

24、成多種各種形態(tài)的配合物或聚合物以及氫氧化物。破壞水中膠體的穩(wěn)定性，通過電性中和，吸附架橋和卷掃作用使失穩(wěn)膠體沉降到達(dá)去除水中物質(zhì)的效果。不同的絮凝劑雖然絮凝機(jī)理相似，但其絮凝體構(gòu)造不同，密度不同，所以其處理效果不同。本研究通過不同絮凝劑對(duì)黃河水處理后的清水做氯化實(shí)驗(yàn)，考察氯仿生成量的不同，從中找出其原因。表3-1硫酸鋁絮凝后水樣的耗氧量取水樣40l稀釋至100lTable3-1Thedeterinatinfthensuedxygenftheaterithaluiniusulfateagulant用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)4.3917.684.8316.15初讀數(shù)0.8014.221.48

25、14.68Kn4用量V1l3.593.463.35V0=1.477085參加10l草酸鈉后繼續(xù)滴定終讀數(shù)14.2227.5914.68初讀數(shù)4.3917.684.83Kn4用量V2l9.839.919.85耗氧量g2/L5.254.904.77平均耗氧量g2/Lg/L4.97耗氧量去除率47.4%表3-2三氯化鐵絮凝后水樣的耗氧量取水樣40l稀釋至100lTable3-2Thedeterinatinfthensuedxygenftheaterithirnhlridesagulant用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)4.8517.906.5018.05初讀數(shù)1.8014.823.2016.50Kn

26、4用量V1l3.053.083.30V0=1.557085參加10l草酸鈉后繼續(xù)滴定終讀數(shù)14.8227.9016.50初讀數(shù)4.8517.906.50Kn4用量V2l9.9710.0010.00耗氧量g2/L3.984.004.41平均耗氧量g2/L4.13耗氧量去除率56.3%表3-3聚合鋁絮凝后水樣的耗氧量取水樣40l稀釋至100lTable3-3Thedeterinatinfthensuedxygenftheateriththeritplyerizatinagulant用量水樣1#2#3#空白樣終讀數(shù)5.4020.705.1717.82出讀數(shù)1.5216.601.3016.31Kn4用

27、量V1l3.884.103.87V0=1.517085參加10l草酸鈉后繼續(xù)滴定終讀數(shù)16.6031.7816.31出讀數(shù)5.4020.705.14Kn4用量V2l11.2011.0811.14耗氧量g2/L4.144.634.19平均耗氧量g2/L4.32耗氧量去除率54.3%表3-4各絮凝劑處理后清水氯化時(shí)三氯甲烷生成量pH=7.06，T=30，t=24hTable3-4TheTrihalethanententftheaterithdifferentagulants絮凝劑硫酸鋁三氯化鐵聚合鋁氯仿生成量g/L23.118.720.6從上表可以看出，有機(jī)物去除率大小順序?yàn)椋喝然F聚合鋁硫酸鋁

28、。各絮凝劑處理后清水氯化時(shí)三氯甲烷生成量的大小順序?yàn)椋喝然F聚合鋁硫酸鋁。三種絮凝劑中，三氯化鐵生成的絮凝體密實(shí)，效果最好，其次為聚合鋁，而硫酸鋁形成的絮凝體比擬松散，處理效果相對(duì)較差。由于水中含有各種有機(jī)物包括腐殖酸這種天然有機(jī)物，且存在氨氮等其他耗氧性物質(zhì)，所以投入水中的氯將不完全以游離氯的形式存在，但游離氯仍會(huì)與腐殖酸發(fā)生氯化反響。從上表可以發(fā)現(xiàn)，隨著水中腐殖酸含量的增加，導(dǎo)致三氯甲烷生成量的增加。由此可以看出，假如能有效地去除水中以有機(jī)物為代表的消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物，即使投氯量較大，也不會(huì)生成大量的消毒副產(chǎn)物。本試驗(yàn)即研究了不同絮凝劑處理后的有機(jī)物含量和三氯甲烷的關(guān)系。說明不同的絮凝劑

29、其有機(jī)物去除率是不同的，因此三氯甲烷生成的量也是不同的。通過選用去除率較大的絮凝劑，可以有效控制三氯甲烷生成的量。3.2pH的影響取聚合鋁絮凝濾后水各150l，將其pH值分別調(diào)至1、3、5、7、9、11和13，均按投氯量1g/L投加氯水，考察pH值對(duì)水中三氯甲烷生成量的影響。結(jié)果見圖3表3-5不同pH時(shí)的三氯甲烷生成量T=30，t=24hTable3-5TheTrihalethanententunderdifferentpHpH135791113氯仿生成量g/L12.210.813.717.321.424.519.1從圖3可以看出，三氯甲烷的生成量隨pH的變化比擬復(fù)雜。在pH=311的范圍內(nèi)，

30、三氯甲烷的量隨pH值升高呈線性增加；當(dāng)pH值11時(shí)，三氯甲烷的量明顯下降。一般用氯與甲基酮化合物的反響過程來說明THs形成的反響途徑：上述第一步反響為反響限制步驟(最慢)反響速度不依賴鹵素的濃度及性質(zhì)當(dāng)pH90時(shí)這一機(jī)理是可靠的，但隨著HX濃度的增加，pH110時(shí)第二步反響變?yōu)橄拗撇襟E有研究說明，當(dāng)pH95時(shí)，隨著pH值的升高，自由基含量不斷增加，Hl3產(chǎn)量也隨之增加；當(dāng)pH95時(shí)，Hl3的產(chǎn)量有所下降，與此相對(duì)應(yīng)，自由基的g因子及線寬都發(fā)生了變化，由此推測(cè)自由基的性質(zhì)可能發(fā)生了改變.從圖中可以看出，假如投氯量和反響時(shí)間一樣，三氯甲烷在中性和堿性條件下的生成量比酸性條件下要高。從控制三氯甲烷的

31、角度講，水廠為了進(jìn)步原水的堿度和施行預(yù)氯化，同時(shí)在進(jìn)水廠原水中參加石灰和液氯的工藝對(duì)控制三氯甲烷的生成量是非常不利的。實(shí)際消毒過程中，在可以滿足pH值指標(biāo)要求的前提下，氯化消毒過程應(yīng)盡量控制在較低的pH值下進(jìn)展。3.3加氯量的影響在氯的使用量較低時(shí)，只生成簡(jiǎn)單的氯代有機(jī)物，當(dāng)氯的使用量較高時(shí)也就是氧化劑使用量大時(shí)，才會(huì)生成裂解有機(jī)產(chǎn)物(包括THs)前體濃度一定時(shí)，隨著氯劑量的增加，THs的產(chǎn)生量呈線性或?qū)?shù)增加正常情況下為保證滅菌的效果，氯的劑量總是過量的。為考察加氯量對(duì)三氯甲烷生成量的影響，對(duì)聚合鋁絮凝后水樣，取水樣分別按有效率含量為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g/L加氯，將加氯水

32、樣置于棕色瓶中，避光反響24h后用抗壞血酸對(duì)余氯進(jìn)展中和，以消除水中余氯的繼續(xù)氯化作用。然后測(cè)定各水樣消毒后三氯甲烷的產(chǎn)生量，結(jié)果見圖4。由圖4可以看出，三氯甲烷的生成量隨加氯量的增加而增加，說明水中有機(jī)物經(jīng)氯化消毒形成三氯甲烷的潛力很大，因此在氯化消毒過程中，要適當(dāng)控制加氯量，以減少三氯甲烷的產(chǎn)生。圖4加氯量對(duì)三氯甲烷生成量的影響Fig.4lrinedsenTrihalethane表3-6不同加氯量時(shí)的三氯甲烷生成量pH=11,T=30,t=24hTable3-6TheTrihalethanententunderdifferenthlrinedses加氯量(g/L)0.511.522.5氯仿

33、生成量g/L24.127.532.337.643.83.4反響時(shí)間對(duì)三氯甲烷的影響國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究結(jié)果認(rèn)為需要7d才能到達(dá)氯化反響平衡，在此期間氯化時(shí)間對(duì)消毒副產(chǎn)物的生成量有很大的影響，時(shí)間越長(zhǎng)那么以三氯甲烷為代表的消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量也越大。對(duì)聚合鋁絮凝后的水樣，在一定的加氯量和反響溫度下，去濾后水150l分別參加五個(gè)錐形瓶中，向瓶中參加氯水溶液，分別在12、24、36、48和60h用抗壞血酸中止這5個(gè)錐形瓶中的氯化反響。然后測(cè)定其三氯甲烷含量，不同反響時(shí)間所對(duì)應(yīng)的三氯甲烷生成量如圖5所示。從圖中可以看出，三氯甲烷含量隨反響時(shí)間的增加而增大，這是因?yàn)榉错憰r(shí)間增大，使得水中有機(jī)物與氯的接觸時(shí)間增加

34、，從而使副產(chǎn)物三氯甲烷增多。因此在氯化消毒過程中要嚴(yán)格控制反響時(shí)間，以降低三氯甲烷的生成量.圖5反響時(shí)間對(duì)三氯甲烷生成量的影響Fig.5ReatinTieinfluenenTrihalethane表3-7不同反響時(shí)間對(duì)三氯甲烷生成量(pH=7.06,T=30,加氯量1g/L)Table3-7TheTrihalethanententunderdifferentreatintie實(shí)驗(yàn)號(hào)反響時(shí)間h)1224364860三氯甲烷含量g/L17.322.626.535.944.73.5溫度對(duì)三氯甲烷的影響隨著溫度的增加，THs生成量迅速增加。在030之間溫度每增加10，THs的反響速率常數(shù)會(huì)增加一倍.在

35、不同飲用水水廠THs濃度都隨季節(jié)的變化而變化，在冬季和春季THs濃度較低，而在夏季和秋季濃度較高。在加氯量、pH值及反響時(shí)間一定的條件下，取濾后水150l分別參加五個(gè)錐形瓶中，向瓶中參加氯水溶液，分別在10、20、30、40和50下反響。反響完畢后用抗壞血酸中止這5個(gè)錐形瓶中的氯化反響。然后測(cè)定其三氯甲烷含量，不同反響時(shí)間所對(duì)應(yīng)的三氯甲烷生成量如圖6所示。由圖6可知，隨反響溫度的升高，三氯甲烷的生成速率明顯加速，反響溫度大于10時(shí)三氯甲烷的形成速率非常快。但溫度超過30時(shí)，三氯甲烷的形成速率趨于緩慢。說明夏季氣溫比擬高，這對(duì)水廠消費(fèi)中降低氯仿是不利的。圖6溫度對(duì)三氯甲烷生成量的影響Fig.6T

36、eperatureinfluenenTrihalethane表3-8不同溫度時(shí)的三氯甲烷生成量(pH=7.06,t=24h,加氯量1g/L)Table3-8TheTrihalethanententunderdifferentreatinteperature溫度()1020304050氯仿生成量g/L3.212.721.522.323.44.黃河水氯化過程中三氯甲烷的優(yōu)化控制4.1氯化過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)說明，飲用水在氯化過程中形成三氯甲烷的量與絮凝劑種類、加氯量、pH值和反響時(shí)間等因素有關(guān)。確定飲用水綠化的優(yōu)化條件是我們亟需解決的問題。為此，本實(shí)驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì)的方法，以絮凝劑種類、加氯量、p

37、H值和反響時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。采用L934正交表進(jìn)展設(shè)計(jì)，結(jié)果如表4-1。表4-1正交設(shè)計(jì)表Table4-1rthgnaldesign試驗(yàn)號(hào)因子絮凝劑pH時(shí)間(h)加氯量(l)1硫酸鋁5.5241.02硫酸鋁6.5361.53硫酸鋁7.5482.04三氯化鐵5.5362.05三氯化鐵6.5481.06三氯化鐵7.5241.57聚合鋁5.5481.58聚合鋁6.5242.09聚合鋁7.5361.04.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及正交極差處理結(jié)果按表4-1的正交設(shè)計(jì)方案，氯化反響，反響完畢后參加抗壞血酸阻止氯仿的急需生成，以溶劑萃取氣相色譜法檢測(cè)水樣中三氯甲烷的生成量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其進(jìn)展正交處理的結(jié)果如表4-2。

38、4.3優(yōu)化分析由表4-2的、數(shù)據(jù)可知，對(duì)于生成三氯甲烷的量來說，值小的位級(jí)是好的位級(jí)，所以最正確氯化條件為ABD。并且因素B的極差最大，說明pH值是影響三氯甲烷生成的主要因子，因素A的極差也較大，說明絮凝劑對(duì)三氯甲烷生成量的影響也較大。影響氯仿生成的因素主次順序?yàn)椋簆H絮凝劑時(shí)間投氯量。由極差可知，最正確氯化條件為：三氯化鐵、pH=5.5、t=24h投氯量2l。pH值可以改變水中氯的存在形式，同時(shí)也可能改變水中有機(jī)物的構(gòu)造，使氯化過程中三氯甲烷的生成量隨著pH而有變化。而絮凝處理可以降低氯化前水中有機(jī)物，從而從源頭減少氯仿生成的量。不同的絮凝劑處理氯化后三氯甲烷含量明顯不同，可以預(yù)見，不同的絮凝劑所生成的絮凝體架構(gòu)不同，對(duì)不同的有機(jī)物的吸附程度也不同，因此對(duì)三氯甲烷生成量的影響程度也較大。表4-2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理Table4-2Theresultsftheexperientanddataanageent試驗(yàn)號(hào)因素結(jié)果因子絮凝劑ApHB時(shí)間d投氯量Dl氯仿/耗氧量1硫酸鋁5.5241.01.772硫酸鋁6.5361.55.313硫酸鋁7.5482.02.684三氯化鐵5.5362.01.385三氯化鐵6.5481.01.306三氯化鐵7.5