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饮用水中总N-亚硝胺消毒副产物的生成及控制原理
结题报告
批准号:
51908143
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
宋阳
依托单位:
学科分类:
E1001.饮用水工程
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
N-亚硝胺消毒副产物具有高毒性及致癌性严重威胁饮用水安全,一直是国内外关注的焦点。相比于特定N-亚硝胺,建立总N-亚硝胺(TONO)指标来评价所有N-亚硝胺消毒副产物总量更具价值,因此在工程上建立TONO准确测定方法和高效控制技术是饮用水安全保障领域中亟待解决的问题。本项目通过构建紫外光解耦合化学发光体系测定TONO,探明TONO在氯胺/氯消毒过程中的生成规律与关键水质参数(如溶解性有机氮)的关系;系统识别TONO前驱物,建立前驱物官能团特征参数(如哈米特常数、最高占据分子轨道能量等)与TONO生成速率及摩尔产率的定量构效关系,揭示TONO在氯胺消毒过程中的生成原理;从控制前驱物的角度出发,研究界面调控臭氧氧化工艺预处理对后续氯胺/氯消毒过程中TONO生成的强化控制作用,最终为TONO在饮用水处理过程中的控制提供理论依据与技术支持。
英文摘要
N-nitrosamine disinfection by-products have high toxicity and carcinogenicity, which seriously threaten the safety of drinking water, and have raised great concerns at home and abroad. Compared with specific N-nitrosamines, it is more valuable to establish a total N-nitrosamine (TONO) index to evaluate the total amount of N-nitrosamine disinfection by-products. Therefore, establishing accurate determination and efficient control method of TONO for application is an urgent problem to be solved in the field of drinking water safety. In this project, TONO is determined by UV-photolysis coupled with chemiluminescence system, and the relationship between TONO formation and key water quality parameters (such as dissolved organic nitrogen) in chloramine/chlorine disinfection process is determined. TONO precursors will be identified systematically and quantitative structure-activity relationship between functional group characteristic parameters of TONO precursors (such as Hammett constant, highest occupied molecular orbital energy) and TONO formation rate and molar yield will be established. The mechanism of TONO formation in chloramine disinfection process will be revealed. During pre-ozonation of precursors regulated by interfacial interactions, enhanced control efficiency of TONO formation during post-chloramine/chlorine disinfection process will be studied. This project will finally provide theoretical basis and technical support for the control of TONO in drinking water treatment.
N-亚硝胺消毒副产物具有高毒性及致癌性已被列入我国地方饮用水标准中。本研究通过紫外光解耦合化学发光体系建立了测定总N-亚硝胺消毒副产物TONO的方法,采用SPE耦合萃取法进行样品预处理,即反相固相萃取柱耦合碳质萃取剂柱,将回收率提高到35-55%。研究中发现不同实际水体通过氯胺消毒后N-亚硝基二甲胺(NDMA)生成量占TONO生成量的12.71-25.30%,证明了TONO生成势对反映实际水中总亚硝胺更有意义,同时实际水体中的溶解性有机氮的含量在一定程度上能够反映消毒过程中TONO生成量。考察了不同模型前驱物与氯胺、臭氧反应生成TONO、NDMA的摩尔产率及反应机制。以叔胺、季胺模型化合物和含氮微污染有机物为前驱物时,TONO摩尔产率在pH 7条件下为0.01-5.13%。臭氧预氧化能够快速氧化降解部分含氮前驱物进而大幅削减后续氯胺消毒过程中N-亚硝胺消毒副产物的生成,但臭氧与含有二甲基肼基团的前驱物能够快速反应生成NDMA及TONO,并具有很高的生成产率(60%-100%)。进一步探究过氧化氢、过一硫酸盐、介孔铝氧化物、铁锰负载介孔铝氧化物催化臭氧的方法控制二甲基肼类前驱物转化成N-亚硝胺副产物的效能及机理。本研究所开发的臭氧催化氧化方法能够同步控制臭氧氧化过程及后续氯胺消毒过程中NDMA及TONO的生成,具有一定的工程意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Enhanced transformation of phenolic compounds by manganese(IV) oxide, manganese(II) and permanganate in the presence of ligands: The determination and role of Mn(III)
在配体存在下,氧化锰(IV)、锰(II)和高锰酸盐促进酚类化合物的转化:Mn(III)的测定和作用
DOI:10.1016/j.seppur.2020.118272
发表时间:2021-04
期刊:Separation and Purification Technology
影响因子:8.6
作者:Wen Qin;Peiyan Tan;Yang Song;Zhihong Wang;Jinxu Nie;Jun Ma
通讯作者:Jun Ma
DOI:10.1016/j.watres.2020.116667
发表时间:2020-11
期刊:Water research
影响因子:12.8
作者:Yang Song;Jin Jiang;Wen Qin;Juan Li;Yang Zhou;Yuan Gao
通讯作者:Yang Song;Jin Jiang;Wen Qin;Juan Li;Yang Zhou;Yuan Gao
DOI:--
发表时间:--
期刊:环境科学与技术
影响因子:--
作者:宋阳;彭健珊;李凯;秦雯;王志红;刘立凡
通讯作者:刘立凡
Development of Surrogate Parameters to Evaluate Micropollutant Abatement and N-Nitrosodimethylamine (NDMA) Formation Reduction by Permanganate Preoxidation
开发替代参数来评估高锰酸盐预氧化的微污染物减排和 N-亚硝基二甲胺 (NDMA) 形成减少
DOI:10.1021/acsestengg.2c00108
发表时间:2022-08
期刊:ACS ES&T Engineering
影响因子:--
作者:Yang Song;Ting Chen;Sha Feng;Jianshan Peng;Kai Li;Peiyan Tan;Wen Qin
通讯作者:Wen Qin
DOI:10.1016/j.seppur.2020.117774
发表时间:2021-02
期刊:Separation and Purification Technology
影响因子:8.6
作者:Yang Song;Jin Jiang;Wen Qin;Juntao Zhu;Jia Gu;Jun Ma
通讯作者:Jun Ma
Janus两相膜界面催化臭氧氧化再生回用 水中总含氮副产物控制机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    宋阳
  • 依托单位:
基于膜孔调控的臭氧高级氧化技术控制亚硝胺副产物生成的机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    宋阳
  • 依托单位:
臭氧氧化过程中总含氮副产物的生成及控制原理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    宋阳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金