配水管道对消毒副产物形成及转化的影响
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分 子 的其 他部分 则从分子 表 面向溶液延 展 。这 些 吸
体接触部分的基本 性质 ， 从而使之生成 Ｄ Ｐ 的趋 Ｂｓ 势发生改变。关 于这一过程 的机理研究主要包括 ：
（） １ 天然有机物 （ Ｏ 和氧化物形成前体物复合 Ｎ Ｍ） 体 ；２ 复合体 间的电子传输 ；３ 生成物复合体和 （） （）
下发生转 化 。其 中 ， 壁 是 控 制 Ｄ Ｐ 形 成 及 转 化 管 Ｂｓ
的重要 因素 ： 可 能会 吸附 Ｄ Ｐ 前 体物 ， 大前 体 其 Ｂｓ 增
物 与消毒 剂 的接 触 机会 ， 改变 前 体 物性 质 及 与消 毒 剂 反应途 径 ， 与 Ｄ Ｐ 反应 生成 二次 产物 。因此 ， 或 Ｂｓ 研究 配水 管道对 Ｄ Ｐ 形成 及 转化 的影 响具有 重 要 Ｂｓ
以及对 生成 反应 的影 响。
结果发现 ， 在酸性或稍偏碱性的 ｐ Ｈ条件下 Ｎ Ｍ和 Ｏ 铁氧化 物表 面 的羧基／ 羟基 官能 团 之 间的 配体 交换 是最主要的吸附机制。综合考虑 Ｎ Ｍ及吸附表面 Ｏ
多样性 引起 的 吸附 势降 低 ， 立 了修 正 的 Ｌｎｍ ｉ 建 ａｇ ｕｒ 模型 ， 模型 能够有 效 地描 述 多 种条 件 下 的 吸附情 该 况， 并且 通过模 型发 现 这一 吸 附过 程 几乎 完 全 不可
中图 分 类 号 ： １ １２ Ｘ ３ ．
消毒副产物（ Ｂ ｓ 种类 繁多， Ｄ Ｐ） 性质各异 ， 常规 处理工艺往往对 Ｄ Ｐ 及其前体物去除率较低 ， Ｂｓ 致 使其残 留在 出厂水 中进 入配水 管道 。大量监 测数 据
显示 ，Ｂ ｓ 配 水 管 道 中 会 发 生 形 态 和浓 度 的 变 Ｄ Ｐ在 化 。一 方 面 ， 水体 中 残存 的消 毒剂 和 前体 物 会 在 配 水管道 中进一 步 反 应 生成 Ｄ Ｐ ； 一 方 面 ， Ｂ ｓ另 生成 的
第２ ７卷 第 ５ 期 ２ １ 年 ３月 ０１
甘 ｅａ ｅ Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ技 ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ 肃科ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ
．７ ２
Ｍａ． ｒ
Ｄ５ ．
２Ｏ１ ｌ
配 水 管道 对 消毒 副产 物形 成及 转 化 的影 响
叶卿 萍， 桂
摘
芳
（ 兰州威立雅水务 （ 团） 集 有限责任公司 ， 甘肃 兰州 ７ｏ ６ ） ３ ｏｏ 要： 给水处 理中产生 的消毒副 产物 （ Ｂ ｓ 在管 网输送 过程 中会 发生浓 度和形态 变化 。为全 过程控 制 和评价 ＤＰ）
第 ５期
叶卿 萍 等 ： 水管 道对 消毒 副产 物形成 及 转化 的影 响 配
ห้องสมุดไป่ตู้
４ ７
面 的吸 附情 况 ， 现被 腐 殖 质 包 裹 的针 铁 矿 表 面呈 发 负 电性 。研 究 也发 现 这 一 吸 附过 程 往 往 伴 随着 ｐ Ｈ
很 难起 到 还原作 用 。Ｂ ｒｓ Ｍ ｔｅｏ 道 了 四氯 ｕｒ 与 ａ ｓｎ报 ｉ ｈ 化碳 （ Ｔ 在 １０ 目铁 粉 存 在 下 顺 序 还 原 脱 氯 为 氯 Ｃ） ０
意 义。
Ｐ ｒｔ等通 过 吸附在针铁矿 表 面富里 酸 的 Ｆ Ｉ ａｆｔ ｉ ＴＲ 谱图， 发现 富里酸 表 面 的羧基 与 针 铁矿 表 面 的羟 基
形成 了配 合 物 。Ｇ ｕ等 由吸 附热 、ＴＲ及 １Ｃ Ｍ ＦＩ ３Ｎ Ｒ
１ 对消毒副产物形成 的影 响
水 中存在的有机及无机前体物与消毒剂接触 ， 形成 Ｄ Ｐ 。配 水 管 道 对 Ｄ Ｐ 形 成 的影 响 主要 体 Ｂｓ Ｂｓ 现在三 个环 节 ： 前 体 物 的 吸 附 ， 消毒 剂 的消耗 ， 对 对
配水管道管壁会吸附饮用水 中存在的 Ｄ Ｐ 前 Ｂｓ 体物 ， 一方面增加前体物在输送过程中的滞留时间， 增大生成 Ｄ Ｐ 可能性 ； Ｂｓ 另一方面管壁表 面可能 会与 Ｄ Ｐ 前 体 物 发 生 化 学键 合 ， 变 前体 物 与水 Ｂｓ 改
逆， 即无法脱 附。也有研究表 明溶解 性 Ｎ Ｍ在铁 Ｏ 氧化物 表面 的吸附主要 是 由于氧化物 表面 的配位水 分子和羟基被有机配体中的阴离子官能团取代 。聚 阴离子腐 殖质 分子 中 的羧基 吸附 于铁 氧 化 物表 面 ，
杂性 ， 究竟哪种机制为主导 尚未见 明确报道。金属 氧化物与溶解性 Ｎ Ｍ表面键合 的 Ｏ Ｏ Ｈ和 Ｈ Ｏ之间 ： 的配 体交换是 最广 为 接受 的 吸 附机 理 ， 由 以下 方 可 式表示 。
罩Ｆ ． ｏＨ 景Ｆ ． 色 ０
＼
ｃ Ｈ
Ｄ Ｐ 可能会在输送过程中在管壁、 Ｂｓ 微生物等的作用
（） Ｉ离子交换 （ 电作用 ） （ ） 静 ， ２ 配体交换 一表面络 合 ，３ 疏水作用 ，４ 熵变效应 ，５ 氢键作用 ，６ （） （） （） （） 阳离子 键合 。 由于 Ｎ Ｍ 和 吸附 表面 的多样 性 及 复 Ｏ
前体物配合性等。针铁矿上的氧化位点可以分为正 价、 负价及 中性 的羟基位 点，Ｋ ｐ ａ分别 为 ６ ０ ． ３和 ８５ 。Ｔｐｉｇ 电泳 法 研 究 了有 机 物 在针 铁 矿 表 ．３ ｉｐ 用 ｎ
铁 氧 化 物 的释 放 。吸 附 机 制 可 能 包 括 以下 ６种 ：
附现象导致 吸附在铁氧化物表 面 的 Ｎ Ｍ完 全坍 Ｏ 塌， 从而使得 Ｎ Ｍ 和金属氧化物表面 的含氧官能 Ｏ 团间的配体交换几率达到最大 ， 进一步引起化学吸 附取代物理吸附。 管壁表面的吸附能力受到多种因素的影响 ， 如 管道表面的电负性、 氧化位点数量、 水体环境 ｐ 、 Ｈ 与
Ｄ Ｐ 健康风险 ， Ｂｓ 保障饮用水安全 ， 应分析输配水过程 中影 响 Ｄ Ｐ 转化 的主要 因素， Ｂｓ 并建立有 效的预测模 型。由于
管壁会吸附 Ｄ Ｐ 及其前体物 ， Ｂｓ 或与之发生化学反应 ， 因此 ， 配水管道是影 响 Ｄ Ｐ 形成及转化 的重要 因素之一。 Ｂｓ 关键词 ： 配水管道 ； 消毒 副产物； 形成 ； 转化
体接触部分的基本 性质 ， 从而使之生成 Ｄ Ｐ 的趋 Ｂｓ 势发生改变。关 于这一过程 的机理研究主要包括 ：
（） １ 天然有机物 （ Ｏ 和氧化物形成前体物复合 Ｎ Ｍ） 体 ；２ 复合体 间的电子传输 ；３ 生成物复合体和 （） （）
下发生转 化 。其 中 ， 壁 是 控 制 Ｄ Ｐ 形 成 及 转 化 管 Ｂｓ
的重要 因素 ： 可 能会 吸附 Ｄ Ｐ 前 体物 ， 大前 体 其 Ｂｓ 增
物 与消毒 剂 的接 触 机会 ， 改变 前 体 物性 质 及 与消 毒 剂 反应途 径 ， 与 Ｄ Ｐ 反应 生成 二次 产物 。因此 ， 或 Ｂｓ 研究 配水 管道对 Ｄ Ｐ 形成 及 转化 的影 响具有 重 要 Ｂｓ
以及对 生成 反应 的影 响。
结果发现 ， 在酸性或稍偏碱性的 ｐ Ｈ条件下 Ｎ Ｍ和 Ｏ 铁氧化 物表 面 的羧基／ 羟基 官能 团 之 间的 配体 交换 是最主要的吸附机制。综合考虑 Ｎ Ｍ及吸附表面 Ｏ
多样性 引起 的 吸附 势降 低 ， 立 了修 正 的 Ｌｎｍ ｉ 建 ａｇ ｕｒ 模型 ， 模型 能够有 效 地描 述 多 种条 件 下 的 吸附情 该 况， 并且 通过模 型发 现 这一 吸 附过 程 几乎 完 全 不可
中图 分 类 号 ： １ １２ Ｘ ３ ．
消毒副产物（ Ｂ ｓ 种类 繁多， Ｄ Ｐ） 性质各异 ， 常规 处理工艺往往对 Ｄ Ｐ 及其前体物去除率较低 ， Ｂｓ 致 使其残 留在 出厂水 中进 入配水 管道 。大量监 测数 据
显示 ，Ｂ ｓ 配 水 管 道 中 会 发 生 形 态 和浓 度 的 变 Ｄ Ｐ在 化 。一 方 面 ， 水体 中 残存 的消 毒剂 和 前体 物 会 在 配 水管道 中进一 步 反 应 生成 Ｄ Ｐ ； 一 方 面 ， Ｂ ｓ另 生成 的
第２ ７卷 第 ５ 期 ２ １ 年 ３月 ０１
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配 水 管道 对 消毒 副产 物形 成及 转 化 的影 响
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第 ５期
叶卿 萍 等 ： 水管 道对 消毒 副产 物形成 及 转化 的影 响 配
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面 的吸 附情 况 ， 现被 腐 殖 质 包 裹 的针 铁 矿 表 面呈 发 负 电性 。研 究 也发 现 这 一 吸 附过 程 往 往 伴 随着 ｐ Ｈ
很 难起 到 还原作 用 。Ｂ ｒｓ Ｍ ｔｅｏ 道 了 四氯 ｕｒ 与 ａ ｓｎ报 ｉ ｈ 化碳 （ Ｔ 在 １０ 目铁 粉 存 在 下 顺 序 还 原 脱 氯 为 氯 Ｃ） ０
意 义。
Ｐ ｒｔ等通 过 吸附在针铁矿 表 面富里 酸 的 Ｆ Ｉ ａｆｔ ｉ ＴＲ 谱图， 发现 富里酸 表 面 的羧基 与 针 铁矿 表 面 的羟 基
形成 了配 合 物 。Ｇ ｕ等 由吸 附热 、ＴＲ及 １Ｃ Ｍ ＦＩ ３Ｎ Ｒ
１ 对消毒副产物形成 的影 响
水 中存在的有机及无机前体物与消毒剂接触 ， 形成 Ｄ Ｐ 。配 水 管 道 对 Ｄ Ｐ 形 成 的影 响 主要 体 Ｂｓ Ｂｓ 现在三 个环 节 ： 前 体 物 的 吸 附 ， 消毒 剂 的消耗 ， 对 对
配水管道管壁会吸附饮用水 中存在的 Ｄ Ｐ 前 Ｂｓ 体物 ， 一方面增加前体物在输送过程中的滞留时间， 增大生成 Ｄ Ｐ 可能性 ； Ｂｓ 另一方面管壁表 面可能 会与 Ｄ Ｐ 前 体 物 发 生 化 学键 合 ， 变 前体 物 与水 Ｂｓ 改
逆， 即无法脱 附。也有研究表 明溶解 性 Ｎ Ｍ在铁 Ｏ 氧化物 表面 的吸附主要 是 由于氧化物 表面 的配位水 分子和羟基被有机配体中的阴离子官能团取代 。聚 阴离子腐 殖质 分子 中 的羧基 吸附 于铁 氧 化 物表 面 ，
杂性 ， 究竟哪种机制为主导 尚未见 明确报道。金属 氧化物与溶解性 Ｎ Ｍ表面键合 的 Ｏ Ｏ Ｈ和 Ｈ Ｏ之间 ： 的配 体交换是 最广 为 接受 的 吸 附机 理 ， 由 以下 方 可 式表示 。
罩Ｆ ． ｏＨ 景Ｆ ． 色 ０
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ｃ Ｈ
Ｄ Ｐ 可能会在输送过程中在管壁、 Ｂｓ 微生物等的作用
（） Ｉ离子交换 （ 电作用 ） （ ） 静 ， ２ 配体交换 一表面络 合 ，３ 疏水作用 ，４ 熵变效应 ，５ 氢键作用 ，６ （） （） （） （） 阳离子 键合 。 由于 Ｎ Ｍ 和 吸附 表面 的多样 性 及 复 Ｏ
前体物配合性等。针铁矿上的氧化位点可以分为正 价、 负价及 中性 的羟基位 点，Ｋ ｐ ａ分别 为 ６ ０ ． ３和 ８５ 。Ｔｐｉｇ 电泳 法 研 究 了有 机 物 在针 铁 矿 表 ．３ ｉｐ 用 ｎ
铁 氧 化 物 的释 放 。吸 附 机 制 可 能 包 括 以下 ６种 ：
附现象导致 吸附在铁氧化物表 面 的 Ｎ Ｍ完 全坍 Ｏ 塌， 从而使得 Ｎ Ｍ 和金属氧化物表面 的含氧官能 Ｏ 团间的配体交换几率达到最大 ， 进一步引起化学吸 附取代物理吸附。 管壁表面的吸附能力受到多种因素的影响 ， 如 管道表面的电负性、 氧化位点数量、 水体环境 ｐ 、 Ｈ 与
Ｄ Ｐ 健康风险 ， Ｂｓ 保障饮用水安全 ， 应分析输配水过程 中影 响 Ｄ Ｐ 转化 的主要 因素， Ｂｓ 并建立有 效的预测模 型。由于
管壁会吸附 Ｄ Ｐ 及其前体物 ， Ｂｓ 或与之发生化学反应 ， 因此 ， 配水管道是影 响 Ｄ Ｐ 形成及转化 的重要 因素之一。 Ｂｓ 关键词 ： 配水管道 ； 消毒 副产物； 形成 ； 转化