臭氧氧化和混凝對金屬離子與NOM絡合的影響規(guī)律研究.pdf

1、天然有機物(NaturalOrganicMatters，NOM)普遍存在于水體環(huán)境中，是水環(huán)境中有機碳的主要來源，通常具有溶解態(tài)、膠態(tài)、吸附態(tài)三種存在形式。天然有機物對水處理工藝存在許多負面影響，NOM的存在會影響混凝效果、影響過濾效果，在后續(xù)氯化消毒過程中會產(chǎn)生大量消毒副產(chǎn)物。近二十多年來，天然有機物作為一種廣泛分布的天然有機絡合劑，與不同金屬離子形成溶解性絡合體的反應成為水體與土壤環(huán)境科學的研究熱點。有機物與金屬離子的絡合可能會降低

2、金屬離子的毒性，但同時絡合態(tài)的金屬離子也可能會增加水處理工藝的難度，甚至在一些水處理工藝中再度將自由態(tài)金屬離子釋放出來。臭氧氧化難以將NOM徹底礦化，卻可以使NOM的性質(zhì)產(chǎn)生較大的變化，從而改變NOM與金屬離子之間的絡合作用。混凝工藝能去除NOM中的大分子官能團，同時也可能會影響NOM與金屬離子的絡合性能。本文對NOM的一種代表商用腐殖酸(CHA)進行了詳細的表征，同時考察了CHA和銅離子的絡合特性，進行臭氧氧化和混凝這兩種水處理工藝對

3、CHA與以銅離子為代表的金屬離子絡合性能的影響研究，對于實際水處理過程具有重要的理論意義。
　　本課題選用典型天然有機物HA和典型金屬離子銅離子為代表物物質(zhì)研究了天然有機物與金屬離子的絡合特性，金屬離子之間對天然有機物中有機絡合位的競爭反應，以及臭氧氧化和混凝對NOM與金屬離子絡合特性的影響規(guī)律，主要工作和研究成果如下：
　　通過光譜分析(紫外光譜、紅外光譜)、色譜分析(分子量)、核磁共振(1H核磁共振、13CCPMAS固相

4、核磁)、酸性官能團滴定等分析手段，對本實驗所用商用腐殖酸的物化性質(zhì)進行了表征。
　　本實驗采用離子選擇電極法，根據(jù)1：1離散單配位體模型，通過研究不同條件下腐殖酸與銅離子的絡合特征常數(shù)，了解了腐殖酸的絡合特性及影響因素。結(jié)果表明，隨著pH升高，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡合容量的變化并無明顯趨勢，在pH相同條件下，隨著腐殖酸TOC升高，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高。
　　向腐殖酸中加入一定濃度的鈣離子，采用離子選擇電極法，根據(jù)1：1離

5、散單配位體模型，通過研究不同條件下腐殖酸與銅離子的絡合特征常數(shù)，了解鈣離子對銅離子的競爭絡合作用。結(jié)果表明，隨著pH升高，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡合容量呈逐漸減小趨勢，隨著腐殖酸TOC升高，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，同時絡合容量減小，鈣離子濃度較高時，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，水中鈣離子濃度發(fā)生數(shù)量級變化時，絡合容量發(fā)生數(shù)量級變化。
　　從考察臭氧氧化后腐殖酸的物化特性變化入手，進行了臭氧氧化對腐殖酸與銅離子的絡合特性的影響研究。結(jié)果顯

6、示，臭氧氧化主要破壞腐殖酸中的芳香結(jié)構(gòu)和疏水結(jié)構(gòu)，使羧基官能團含量增多；與臭氧氧化前相比，氧化后絡合條件常數(shù)和絡合容量均有所增高，且臭氧濃度較高時，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)和絡合容量較高；隨著pH升高，絡合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡合容量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。
　　本實驗采用離子選擇電極法對混凝前后銅離子與腐殖酸的絡合行為進行了研究，并考察了混凝前后腐殖酸的分子量分布情況。結(jié)果表明，分子量較大的芳香結(jié)構(gòu)大部分被破壞，混凝后分子量較小的脂肪族化合