一直以來,飲用水水質(zhì)安全問題都是國(guó)際研究熱點(diǎn)。亞硝胺類消毒副產(chǎn)物作為在飲用水中新興的含氮消毒副產(chǎn)物,比常規(guī)消毒副產(chǎn)物的毒性和致癌性更強(qiáng),具有“三致”作用,引起了人們的極大關(guān)注和討論。針對(duì)飲用水中的亞硝胺類消毒副產(chǎn)物,利用固相萃取結(jié)合LC-MS/MS技術(shù)建立并優(yōu)化了八種亞硝胺類化合物的測(cè)試方法,在此基礎(chǔ)上調(diào)查了南方某城市7個(gè)自來水廠8種亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的濃度水平和分布特征。分析了亞硝胺類消毒副產(chǎn)物形成的影響因素和作用機(jī)制,并基于UV/H_2O_2/O_3技術(shù)研究了NDMA、NDEA和NPYR三種典型的亞硝胺類物質(zhì)的降解行為和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。主要研究結(jié)論如下:1、8種亞硝胺類消毒副產(chǎn)物最佳固相萃取條件:上樣時(shí)間=90 min、二氯甲烷洗脫量=13 mL、氮吹時(shí)間=60 min、反應(yīng)溶液pH=8;亞硝胺的方法檢出限范圍在0.55-3.12 ng/L,精密度和準(zhǔn)確性的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于6%,除了NDPA和NDBA的回收率略低于70%,其余亞硝胺的平均回收率在77.39-93.78%。2、南方某城市的7大自來水廠調(diào)查結(jié)果表明:盡管各單元出水檢測(cè)到N-亞硝胺的種類多,但其含量較低,普遍低于10 ng/L。該市出廠水的亞硝胺平均濃度從大到小依次為:NPyr(5.18 ng/L)、NDMA(5.12 ng/L)、NPIP(2.54 ng/L)、NMor(1.59 ng/L)、NDEA(1.02 ng/L)、NDBA(0.61 ng/L)、NDPA(0.45 ng/L)、NEMA(0.19 ng/L)。經(jīng)配水管網(wǎng)之后的自來水中除了NDMA平均濃度略低于出廠水,其他7種亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的平均含量都比出廠水的亞硝胺含量高1-2倍。3、水體中pH、TOC、NH_4~+、NO_2~-、NO_3~-以及消毒工藝是影響N-亞硝胺形成的重要因素。3種亞硝胺的存在水平與TOC濃度存在中等程度的相關(guān)聯(lián)性;與UV254參數(shù)之間沒有明顯的相關(guān)聯(lián)系;與NH_4~+濃度有較顯著正相關(guān)性;與亞硝酸根離子也明顯存在一定的正相關(guān)性;與低濃度的硝酸根離子和腐殖酸均存在著顯著的負(fù)相關(guān)性。在25℃環(huán)境中二級(jí)胺的轉(zhuǎn)化率最大,低溫或高溫條件下都會(huì)受到一定程度的抑制。pH值對(duì)NAs的影響顯著,DMA、DEA和PYR生成潛能最大值都是在pH=7.0或8.0處,對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率也達(dá)到最高。相比氯消毒,本實(shí)驗(yàn)中氯胺消毒會(huì)明顯提高亞硝胺消毒副產(chǎn)物的生成含量,二級(jí)胺前體物的摩爾轉(zhuǎn)化率是氯消毒的上百倍多。對(duì)于亞硝胺前體物的生成潛能趨勢(shì),用統(tǒng)計(jì)學(xué)的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果與影響因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。4、運(yùn)用單純不同光源對(duì)NDMA、NDEA和NPyr三種典型的亞硝胺類物質(zhì)輻照結(jié)果表明:在一定時(shí)間內(nèi)自然光對(duì)NDMA、NDEA和NPyr沒有降解能力;在金鹵燈的照射下,三種N-亞硝胺有較緩慢的降解效果。在365 nm紫外增強(qiáng)的氙燈照射下,1h內(nèi)的N-亞硝胺的降解效率為40-50%。在254 nm紫外燈照射下,水中亞硝胺類消毒副產(chǎn)物10 min內(nèi)快速被降解,去除率達(dá)到約99.97%。NDMA、NDEA和NPyr在365 nm氙燈的光照降解過程中都滿足假一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),3種N-亞硝胺的光解活性大小順序:NDMANDEANPyr。隨著亞硝胺物質(zhì)初始濃度的增加,相應(yīng)的亞硝胺降解速率逐漸降低。5、NDMA、NDEA和NPyr在UV,UV/H_2O_2和UV/H_2O_2/O_3體系中,降解過程均滿足準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,并且NDMA、NDEA、NPyr的表觀反應(yīng)速率常數(shù)分別提高了大約5.45倍、4.4倍和4.2倍。UV/H_2O_2/O_3體系中NDMA、NDEA、NPyr的降解機(jī)理,除了光解是N-N鍵斷裂之外,·OH開始會(huì)對(duì)這3種亞硝胺分子中的一個(gè)甲基或亞硝基進(jìn)行攻擊,從中提取出一個(gè)氫原子,使二甲基亞硝胺、二乙基亞硝胺和吡咯基亞硝胺轉(zhuǎn)化為以碳原子為中心的亞硝基自由基。然后,該亞硝基自由基通過一系列分解作用變成含有雙鍵的亞胺,最終被氧化生成產(chǎn)物其他產(chǎn)物,如甲胺、乙胺、硝酸根等。通過分析經(jīng)UV/H_2O_2/O_3體系處理的樣品中的pH值、氨氮和硝酸根離子濃度,結(jié)合NDMA、NDEA和NPyr降解效果,推斷NAs的最終產(chǎn)物主要是以NO_3~-形式存在的無機(jī)氮為主。從表面去除效率和降解產(chǎn)物來看,對(duì)比3種不同的處理工藝,UV/H_2O_2/O_3聯(lián)合工藝優(yōu)于UV/H_2O_2結(jié)合工藝,UV/H_2O_2工藝又優(yōu)于單獨(dú)UV照射。
【學(xué)位單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.2
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 常見亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的性質(zhì)
    1.3 亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的檢測(cè)技術(shù)
        1.3.1 預(yù)處理技術(shù)
        1.3.2 分析方法
    1.4 國(guó)內(nèi)外亞硝胺的濃度水平和形成機(jī)制
        1.4.1 國(guó)內(nèi)外亞硝胺的濃度水平
        1.4.2 飲用水中亞硝胺的來源
        1.4.3 亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的形成機(jī)制
    1.5 亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的控制方法
        1.5.1 亞硝胺前體物去除方法
        1.5.2 NDMA的去除方法
    1.6 本課題研究?jī)?nèi)容
    1.7 課題創(chuàng)新點(diǎn)
    1.8 課題研究技術(shù)路線
2 飲用水中亞硝胺的分析方法優(yōu)化研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        2.2.1 LC-MS/MS分析方法優(yōu)化
        2.2.2 亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的分析方法
        2.2.3 水樣預(yù)處理技術(shù)優(yōu)化
        2.2.4 LC/MS質(zhì)量控制方法
    2.3 本章小結(jié)
3 南方某城市飲用水中亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的濃度水平和分布特征
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.2.1 樣品的水質(zhì)情況
        3.2.2 各類水樣的亞硝胺濃度水平和分析
    3.3 本章小結(jié)
4 飲用水中亞硝胺的形成和影響因素研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.2.1 氯消毒對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.2 氨氮濃度對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.3 氯胺消毒對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.4 二級(jí)胺投加濃度對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.5 一氯胺投加濃度對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.6 反應(yīng)時(shí)間對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.7 溫度對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.8 pH對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.9 腐殖酸對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
        4.2.10 硝酸根離子對(duì)亞硝胺類物質(zhì)形成影響
    4.3 本章小結(jié)
5 亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的控制研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
    5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        5.2.1 不同光源對(duì)3種亞硝胺降解效果影響
        5.2.2 初始濃度對(duì)3種亞硝胺降解效果影響
        5.2.3 不同處理工藝對(duì)3種亞硝胺降解效果影響
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
致謝
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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