论文总字数：27092字

摘 要

目前人类的饮用水绝大部分来自于水厂消毒处理后的供应水，当前水厂主要采取氯消毒方式，然而氯消毒在消毒过程中，也会生成对人类有害的消毒副产物（DBPs）。另一方面，水体中含氮（NOM）有机物的主要来于水中的藻类，在氯消毒中DON为消毒副产物的提供了反应所需的前体物，因此由藻类而导致的含氮消毒副产物（N-DBPs）问题可能更为突出，对藻类在消毒过程中的影响仍需进一步研究。

本课题研究UV/氯条件下以小球藻为前体物的三氯硝基甲烷（TCNM）生成相关反应规律，通过实验室控制单一变量以研究不同影响因子对TCNM生成影响，探索藻溶液在UV/氯条件下产生的自由基以及溶液中溶解性有机氮的变化情况，致力于发现TCNM在该消毒过程中形成的机制。

实验结果得出：小球藻在紫外/氯消毒过程中，TCNM的的生成量先增加后发生光降解，TCNM的生成量及其生成速率与光照强度和藻浓度成正相关；当反应溶液中加氯量不断增加时，TCNM的生成亦随之增加；在低PH值下TCNM的生成量更高、反应速度更快，而在碱性条件下TCNM生成降低；通过叔丁醇实验，得出TCNM生成与自由羟基影响较小，与溶液中溶解有机氮的相关性较大。

本研究课题结果可用于找到当水源中藻类水华发生时的含氮消毒副产物的解决方案，其成果将有利于人们更深入地了解TCNM的生成特性，从而更好的在实践生产中对此类含氮消毒副产物进行好有效的控制。

关键词：小球藻，三氯硝基甲烷，影响因子，溶解性有机氮

Abstract

At present, most of drinking water comes from the supply of water plants after disinfection. The water plant mainly adopts chlorine disinfection method, which is adopted by most water plants for its low cost, high disinfection effect and convenient application. However, chlorine disinfection will also produce harmful DBPs for human beings in the process of disinfection.On the other hand, algae are the main source of nitrogen organic matter(NOM） in natural water, and NOM is mainly the precursor of disinfection by-products in chlorine disinfection. Therefore, the problem of NDBPs produced by algae may be more prominent. The conclusion of the reports of halogenated nitro methanes(HNMs) produced in the process of disinfection of algae needs further study.

This subject studies the formation of trichloronitromethane(TCNM) with chlorella as a precursor under the condition of ultraviolet(UV)/ chlorine. The effect of different influence factors on the formation of TCNM is studied by a single variable in the laboratory, and the changes of the free radicals produced by the algal solution under the UV/ chlorine condition and the change of dissolved organic nitrogen(DON) in the solution are explored. The mechanism of TCNM formation in the disinfection process will be found.

The results showed that the formation of TCNM was increased first and then decreased in the process of UV/chlorine disinfection. The generation and formation rate of TCNM increased with the increase of light intensity and algal concentration, and the production of TCNM increased as the amount of chlorine increased continuously in the reaction solution; the production of TCNM was higher and reversed in the low pH value. It should be faster and lower the TCNM formation under the alkaline condition. Through the TERT butanol experiment, it is concluded that the effect of TCNM generation and the free hydroxyl group is less, and the correlation with the dissolved organic nitrogen in the solution is larger.

The results can be used to find solutions for the nitrogen containing disinfection by-products when algae bloom in the water source. This research will help people to know more about the generation characteristics of TCNM and better control the N-DBPs in practical production.

KEY WORDS: Chlorella, TCNM, influencing factors,DON

目录

摘要 I

Abstract i

第一章 绪论 4

1.1 研究背景与意义 4

1.2 三氯硝基甲烷（TCNM）的研究进展 4

1.2.1 TCNM的结构 4

1.2.2 TCNM的生成机理 5

1.2.3 TCNM生成的影响因子 6

1.2.4 水体中藻类有机物对TCNM的生成影响 8

1.3 课题的研究内容、创新点及技术路线 8

1.3.1 课题的研究内容 8

1.3.2 课题研究创新点 9

1.3.3 课题技术路线 9

第二章 实验方案设计 11

2.1 实验材料与仪器 11

2.1.1 实验药品 11

2.1.2 实验仪器 11

2.2 实验反应装置 11

2.3 实验方案 12

2.3.1 小球藻的培养 12

2.3.2 藻液配置及藻类有机物的获取 12

2.3.3 小球藻在UV/氯消毒生成TCNM反应研究方法 13

2.3.4 标准曲线的确定 13

2.3.5 小球藻在UV/氯消毒生成TCNM影响因子实验 14

2.3.6 小球藻在UV/氯消毒中TCNM生成机制探究实验 16

2.4 分析方法的建立 16

第三章 结果与讨论 18

3.1 光照强度TCNM生成的影响 18

3.2 藻类有机物浓度对TCNM生成的影响 18

3.3 加氯量对TCNM生成的影响 19

3.4 PH对TCNM生成的影响 20

3.5 羟基自由基对TCNM生成的影响 20

3.6 溶解性有机氮对TCNM生成的影响 21

第四章 结论与建议 23

4.1 主要结论 23

4.2 建议 23

致谢 24

参考文献 25

绪论

研究背景与意义

对饮用水进行消毒始于19世纪，通常选择加入强氧化剂以消除存在水中的细菌、病毒和其他微生物，降低藻毒素等自然有机物含量，氯消毒具有杀菌能力强，价格低廉，使用方便且具有持续杀菌能力等优点，已成为目前我国饮用水处理厂使用最广泛的自来水消毒方法。然而氯消毒工艺在改善水质和杀灭水生病原微生物的同时，会在水中与某些有机/无机组分发生化学反应，产生了有害人体安全的三卤甲烷、卤代乙酸等的消毒副产物(DBPs）。紫外线（UV）照射通常被认为是一种有效减少DBPs 的方法，但UV消毒作为一种物化处理方法，其并没有残余的消毒能力。因此，UV照射一般要与氯或氯胺联用以保证有效的残留消毒剂的存在。

随着科学技术迅速发展和水相关研究的增多，水处理过程中出现的消毒副产物逐渐被发现，其中以N-DBPs的毒性最大，如：卤代乙酰胺、卤代乙腈、卤代氰、卤代硝基甲烷和亚硝胺类的物质等，其毒性均高于三卤甲烷（TCM）和卤乙酸（HAL），对人体具有三致作用。三氯硝基甲烷(TCNM)作为卤代硝基甲烷(HNMs)的一种，是最先被公认的饮用水含氮消毒副产物，是HNMs类含氮消毒副产物的典型代表，会对胆固醇(CHO)细胞造成严重的DNA破坏，具有强烈的致突变性。TCNM其蒸气强烈刺激眼睛和肺部，可以通过吸入、食入、经皮吸收毒害人体。目前对饮用水的消毒副产物的产生机制和控制措施的研究在不断深入中。研究表明，地表水中主要的天然有机质成分是腐殖酸和富里酸，而腐殖质和富里酸易和水处理中余氯发生反应，生成DBPs，如三卤甲烷、溴仿等副产物。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：27092字