蓝绿藻氯化形成卤乙酸的过程及影响因素

蓝绿藻氯化形成卤乙酸的过程及影响因素

论文摘要

控制饮用水中消毒副产物(Disinfection By-Products,DBPs)是保障饮用水安全的重要任务之一,卤乙酸(Haloacetic acids,HAAs)是一类典型的消毒副产物。研究藻类氯化生成HAAs的过程对消毒副产物的控制具有重要意义。本论文以淡水中常见的四种蓝绿藻为目标物,其中小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为绿藻代表,铜绿微囊藻(Microcystis aerugrinosa)和钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)作为蓝藻代表,研究了不同蓝绿藻氯化生成HAAs的过程。在此基础上,重点研究了小球藻氯化生成HAAs的影响因素,并考察了湘江原水氯化生成HAAs的特性,研究取得了以下结果:(1)四种蓝绿藻氯化生成HAAs的量均随着反应时间的增加而增加,在反应24 h时基本达到稳定。在pH为6-8时,HAAs生成量随着pH的增加而增加。当反应时间为24 h,pH=8时,小球藻氯化生成二氯乙酸(Dichloroacetic acid,DCAA)和三氯乙酸(Trichloroacetic acid,TCAA)的量分别达到34.5μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。与小球藻相比,斜生栅藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出25.0%和3.0%,铜绿微囊藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出58.0%和47.0%,钝顶螺旋藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出17.0%和19.0%。四种蓝绿藻中铜绿微囊藻最易氯化生成HAAs。分析四种藻的生物化学组成表明,HAAs的生成量与藻细胞的蛋白质含量正相关。(2)以小球藻作为代表,对蓝绿藻氯化生成HAAs的影响因素研究表明:HAAs的生成量随着温度的升高而增加,且DCAA和TCAA的生成量在20℃-25℃达到最高,分别为38.0μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。金属离子Cu2+促进了DCAA的生成,但明显抑制了TCAA的生成且抑制作用随着pH的升高而增强。当pH=8.0,Cu2+加入量为1.0 mg/L时,TCAA的生成量与对照组相比减少了25.0μg/mgTOC。对比分析表明Cu2+对蛋白质氯化生成HAAs的影响与小球藻相似,Cu2+对小球藻氯化的影响与小球藻的中蛋白质含量有关。水中阴离子对HAAs生成的影响表现为:HAAs的生成量随着F-浓度的增加呈现先降低后增加的趋势,F-浓度为0.9 mg/L时,与对照组相比DCAA和TCAA分别降低了23.0%和30.0%,而当F-浓度为1.5 mg/L时,DCAA和TCAA的生成量仅下降了15.0%和1.0%。SO42-和NO3-对小球藻氯化过程中HAAs的生成影响较小。(3)湘江原水氯化夏季生成HAAs的生成量最高,冬季最低。原水夏季氯化生成DCAA和TCAA的量分别为33.5μg/L和31.0μg/L,冬季仅分别为17.0μg/L和18.0μg/L。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 饮用水中消毒副产物卤乙酸的研究进展
  • 1.1 饮用水中卤乙酸的来源与健康风险
  • 1.1.1 卤乙酸的形成来源
  • 1.1.2 卤乙酸的健康风险
  • 1.2 卤乙酸的检出水平及分析技术
  • 1.2.1 卤乙酸的检出水平
  • 1.2.2 卤乙酸的分析技术
  • 1.3 饮用水中卤乙酸的形成机理及影响因素
  • 1.3.1 卤乙酸的形成机理
  • 1.3.2 卤乙酸形成的影响因素
  • 1.4 论文研究内容、目标及意义
  • 第2章 四种蓝绿藻氯化生成卤乙酸的过程
  • 2.1 实验部分
  • 2.1.1 实验试剂与仪器
  • 2.1.2 实验方法
  • 2.2 实验结果与讨论
  • 2.2.1 小球藻氯化生成卤乙酸的过程
  • 2.2.2 铜绿微囊藻氯化生成卤乙酸的过程
  • 2.2.3 斜生栅藻氯化生成卤乙酸过程
  • 2.2.4 钝顶螺旋藻氯化生成卤乙酸过程
  • 2.2.5 四种藻氯化生成卤乙酸的差异性
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 小球藻氯化生成卤乙酸的影响因素
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 实验仪器与试剂
  • 3.1.2 实验方法
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 3.2.1 小球藻生化特性对其氯化生成卤乙酸的影响
  • 3.2.2 反应时间对小球藻氯化生成卤乙酸的影响
  • 3.2.3 水温对小球藻氯化生成卤乙酸的影响
  • 3.2.4 金属离子对小球藻氯化生成卤乙酸的影响
  • 3.2.5 阴离子对小球藻氯化生成卤乙酸的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 湘江原水氯化生成卤乙酸的特性
  • 4.1 实验材料与方法
  • 4.1.1 实验材料与仪器
  • 4.1.2 实验方法
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 湘江原水氯化生成卤乙酸的过程
  • 4.2.2 不同季节原水氯化生成卤乙酸的特性
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 研究结论、创新点及展望
  • 5.1 研究结论
  • 5.1.1 四种蓝绿藻氯化生成卤乙酸的过程
  • 5.1.2 小球藻氯化生成卤乙酸的主要影响因素
  • 5.1.3 湘江原水氯化生成卤乙酸的特性
  • 5.2 创新点
  • 5.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录:攻读硕士学位期间完成的学术论文和参加的研究项目
  • 相关论文文献

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