关于氯胺消毒降低卤乙酸类消毒副产物的研究
采用液氯进行饮用水消毒是长期以来普遍采用的消毒方法，70年代以后，氯消毒产生的副产物越来越引起广泛的关注。1974年Bellar和Rook等研究发现了一类消毒副产物—THMs ，氯消毒副产物的研究已成为国际给水界特别是美国研究的重点课题。80年代中期以来饮用水氯消毒产生的另一类非挥发性消毒副产物卤乙酸引起了美国环保局的高度重视。卤乙酸共有九种，目前经常检测的只有5种。相对于底沸点、挥发性的三卤甲烷类副产物，卤乙酸具有沸点高、不可吹脱性且致癌风险性高的特点：二氯乙酸和三氯乙酸的致癌风险分别是三氯甲烷的50倍和100倍左右，因此控制卤乙酸的生成量越来越受到大家高度关注。
1．实验材料和方法
1.1氯胺的制备
氯胺的制备采用次氯酸钠溶液和氯化铵溶液按照氯与氨氮的比值为4：1，在pH值为8.3±0.1的磷酸盐缓冲溶液中采用先加氯化铵后加次氯酸钠，混合30分钟后使用。
1.2卤乙酸的测定
卤乙酸的测定采用美国EPA552方法，用液液萃取的方法，采用甲基叔丁基醚做萃取剂，改用算化的甲醇做酯化剂将卤乙酸进行衍生化以便于测定。采用GCHP6890（电子捕获检测器） 对酯化后的卤乙酸进行分析（图1），选用1，2—二溴丙烷做内标进行定量。
图1 卤乙酸测定的气相色谱图 表1 方法的检测限
化合物
检测限（μｇ／Ｌ）
三氯乙酸
0.24
二氯乙酸
0.28
一溴乙酸
0.37
二溴乙酸
0.18
2．结果与讨论
2.1 氯、氨氮比对消毒副产物的影响
原水采用深圳某水厂进厂水经过0.45μm 的滤膜过滤后进行加氯、氨氮的试验，试验原水的水质分析结果如表1：
表2 试验原水的水质分析
项目
浊度（NTU）
色度
pH
TOC(mg/L)
分析结果
0.9
20
7.2
2.34
项目
CHCl3（mg/L）
CCl4（mg/L）
氨氮（mg/L）
分析结果
0
0
0.05
试验原水加入氯5 mg/L,按1：0，25：1，10：1，5：1，4：1，3：1，2：1的氯氮比分别加入投加氨氮，反应时间为24 h。结果表明：随着氯与氨氮比值的降低生成的卤乙酸总量减少，总卤乙酸的生成量可以降低69.1%（氯氨氮比=5：1），以及70.6%（氯氨氮比=4：1）。因此，降低氯与氨氮的比值至5：1，能够很好的控制卤乙酸的生成，但是进一步降低这一比值对卤乙酸生成量的控制已没有明显的效果。
图2 氨氮投加量对卤乙酸生成量的影响
采用已经制备好的氯胺溶液进行消毒副产物试验，氯胺储备液中氯与氨氮比值为4:1,反应时间为24 h，温度25度。氯胺的投加量为1，2，5，10，15 mg/L，
图3 氯胺投加量与卤乙酸生成量的关系
氯胺的投加量为5 mg/L,pH值为7.5，试验结果表明三氯乙酸的生成量随着反应时间的加长而变化很小，4 h后基本稳定，二氯乙酸会随着反应时间加长期生成量不断升高，但是24 h后基本上不再增加，可以认为管网中采用氯胺消毒剂不会由于停留时间的加长而副产物大量升高，这样更能够保证饮用水的化学稳定性（氯消毒会由于接触时间加长副产物的生成量大量增加）。
图4 接触时间对氯胺消毒副产物的影响
图5 pH值对氯胺消毒副产物的影响
2.5 温度对消毒副产物的影响
温度对化学反应的影响很大，对于氯胺消毒，氯胺因为温度升高其稳定性降低，另外，氯与副产物的前提物的反应速度也加快。实验的温度设为30，40，50三个温度梯度，氯胺的投加量为5 mg/L,接触时间为24 h，卤乙酸会由于温度的升高生成量而升高，同时三氯乙酸的生成量降低，二氯乙酸的生成量升高，可以认为部分三氯乙酸转化成二氯乙酸，对于原因进一步研究。总之，温度升高对卤乙酸的影响呈升高的趋势。
表3 温度对氯胺消毒副产物的影响
温度℃
二氯乙酸（ug/L）
三氯乙酸(ug/L)
卤乙酸(ug/L)
30
4.9
9.8
14.7
40
6.4
9.7
16.1
50
18.3
1.3
19.6
3. 结论
3.1氯与氨氮的比值降低生成消毒副产物的总量，但是氯氨氮必降至5以下，进一步降低氯氨氮的比值对消毒副产物的影响很小。
3.2 消毒副产物的生成量与氯胺的投加量呈很好的线性关系。
3.3卤乙酸的生成总量随接触时间的延长而升高，但是24 h后趋于稳定。
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