臭氧氧化和混凝對(duì)金屬離子與NOM絡(luò)合的影響規(guī)律研究.pdf

1、天然有機(jī)物(NaturalOrganicMatters，NOM)普遍存在于水體環(huán)境中，是水環(huán)境中有機(jī)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(jī)物對(duì)水處理工藝存在許多負(fù)面影響，NOM的存在會(huì)影響混凝效果、影響過濾效果，在后續(xù)氯化消毒過程中會(huì)產(chǎn)生大量消毒副產(chǎn)物。近二十多年來，天然有機(jī)物作為一種廣泛分布的天然有機(jī)絡(luò)合劑，與不同金屬離子形成溶解性絡(luò)合體的反應(yīng)成為水體與土壤環(huán)境科學(xué)的研究熱點(diǎn)。有機(jī)物與金屬離子的絡(luò)合可能會(huì)降低

2、金屬離子的毒性，但同時(shí)絡(luò)合態(tài)的金屬離子也可能會(huì)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(luò)合作用?；炷に嚹苋コ齆OM中的大分子官能團(tuán)，同時(shí)也可能會(huì)影響NOM與金屬離子的絡(luò)合性能。本文對(duì)NOM的一種代表商用腐殖酸(CHA)進(jìn)行了詳細(xì)的表征，同時(shí)考察了CHA和銅離子的絡(luò)合特性，進(jìn)行臭氧氧化和混凝這兩種水處理工藝對(duì)

3、CHA與以銅離子為代表的金屬離子絡(luò)合性能的影響研究，對(duì)于實(shí)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(jī)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(jī)物與金屬離子的絡(luò)合特性，金屬離子之間對(duì)天然有機(jī)物中有機(jī)絡(luò)合位的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，以及臭氧氧化和混凝對(duì)NOM與金屬離子絡(luò)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(tuán)滴定等分析手段，對(duì)本實(shí)驗(yàn)所用商用腐殖酸的物化性質(zhì)進(jìn)行了表征。
　　本實(shí)驗(yàn)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(luò)合特征常數(shù)，了解了腐殖酸的絡(luò)合特性及影響因素。結(jié)果表明，隨著pH升高，絡(luò)合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡(luò)合容量的變化并無明顯趨勢(shì)，在pH相同條件下，隨著腐殖酸TOC升高，絡(luò)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(luò)合特征常數(shù)，了解鈣離子對(duì)銅離子的競(jìng)爭(zhēng)絡(luò)合作用。結(jié)果表明，隨著pH升高，絡(luò)合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡(luò)合容量呈逐漸減小趨勢(shì)，隨著腐殖酸TOC升高，絡(luò)合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，同時(shí)絡(luò)合容量減小，鈣離子濃度較高時(shí)，絡(luò)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(jí)變化時(shí)，絡(luò)合容量發(fā)生數(shù)量級(jí)變化。
　　從考察臭氧氧化后腐殖酸的物化特性變化入手，進(jìn)行了臭氧氧化對(duì)腐殖酸與銅離子的絡(luò)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(tuán)含量增多；與臭氧氧化前相比，氧化后絡(luò)合條件常數(shù)和絡(luò)合容量均有所增高，且臭氧濃度較高時(shí)，絡(luò)合條件穩(wěn)定常數(shù)和絡(luò)合容量較高；隨著pH升高，絡(luò)合條件穩(wěn)定常數(shù)升高，而絡(luò)合容量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。
　　本實(shí)驗(yàn)采用離子選擇電極法對(duì)混凝前后銅離子與腐殖酸的絡(luò)合行為進(jìn)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