联合消毒方式对控制水中含氮消毒副产物的生成及其前驱体的研究
批准号:
22076217
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
李静
依托单位:
学科分类:
水污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李静
中文摘要
氯消毒副产物(DBPs),尤其是含氮消毒副产物,因其潜在毒性已成为安全生活用水的主要威胁。研究表明可替代消毒方式(包括紫外光,臭氧,二氧化氯等)与氯消毒联合运用,对控制消毒副产物及其前驱体有应用潜力,但是对多种自由基交叉和协同复杂的反应过程,未知的DBPs以及传统DBPs分布规律的改变尚缺乏系统深入的研究。本项目拟利用先进的膜质谱等分析手段,检测联合消毒方式产生的未知消毒副产物,通过动力学、活性中间体及产物分析,从分子水平阐明联合消毒技术中消毒副产物产生的机理和去除效率,进而根据不同水体甄选消毒方法,优化消毒剂比例、光波长、pH以及其它影响因素,达到减少消毒副产物的目的,结合实际水样,印证实验假设,为选择和优化联合消毒技术提供科学理论依据。
英文摘要
While chlorination provides hygienically safe drinking water, chlorine reacts with inorganic or organic precursors, leading to the formation of harmful disinfection byproducts (DBPs). Alternative disinfectants including UV irradiation, ozone and chlorine dioxide, showed the potential to decrease the DBP and their precursors,but lacked systematical and profound study because of complex mechanism. The primary aim of this study is to examine the impact of various combined disinfectants on the formation of DBPs and their precursors by membrane introduction mass spectrometry (MIMS). This study will investigate the effectiveness of combined disinfectants in removing DBPs and their precursors and identifies potential factors and the mechanism that may control the removal or contribute to formation of DBP and their precursors during water treatment. Operating parameters, such as disinfectant dose, UV wavelength and pH may be optimized to control the regulated DBPs base on various water systems. Developing a greater understanding of the control of DBPs will allow for improved environmental protection and water quality.
联合消毒方式对去除水中有机污染物,控制消毒副产物具有较大应用潜力,但是对多种自由基交叉和协同复杂的反应机理等尚缺乏系统深入的研究。本项目围绕紫外联合氯消毒技术对水中含氮有机污染物的去除效果及消毒副产物(DBPs)的生成机制展开系统性研究。通过构建光化学反应平台,优化膜质谱、气质联用等分析方法,重点探究了不同联合消毒方式(紫外/氯、紫外/过硫酸盐、紫外/双氧水等)对典型污染物(尿素、有机胺、羧酸等)的降解动力学、副产物生成规律及其环境影响因素。研究发现,紫外联合氯可高效降解尿素等含氮有机污染物,其关键中间体N-氯化尿素在UV下的光解率达92%,产物以氨和硝酸盐为主。针对有机胺类污染物,首次系统鉴定了二氯甲胺、一氯二甲胺等18种挥发性有机氯胺类DBPs,揭示了生成规律,并证实紫外联合氯可矿化90%以上的有机胺,但需警惕CNCl等高毒性副产物的生成(产率超10%)。此外,二氧化氯与脂肪族胺反应生成游离氯的现象(产率最高达45%),以及过氧乙酸、过硫酸盐预氧化对DBP生成的促进效应,揭示了替代消毒剂的潜在风险。研究还发现,羧酸在紫外联合氯作用下可经自由基路径脱羧生成氯代烃(转化率40%),铁(III)介导的光反应进一步加剧卤代烃的生成,为自然水体中卤代污染物的来源提供了新解释。通过实验与理论计算结合,阐明了氯自由基在DBPs生成中的核心作用,提出了紫外光激发的活性中间体反应机理,为优化水处理工艺、降低DBPs环境风险提供了重要理论依据。
自然界非生物过程卤代烃的产生- - -光化学过程及机理研究
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批准号:21377164
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项目类别:面上项目
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资助金额:82.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李静
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依托单位:
利用膜质谱研究水中农药残留在氯消毒过程中产生的有毒有机消毒副产物
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批准号:21007090
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李静
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依托单位:
国内基金
海外基金