一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，属于水体臭氧消毒技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，具体过程为：取待净化天然水体，投加臭氧并控制天然水体中臭氧的浓度为≤0.5mg/L或≥4.3mg/L，反应时间控制为≤30s或≥15min即达到天然水体的消毒效果，此过程中臭氧氧化二级胺类化合物生成亚硝胺类物质的量较低。本发明专利技术不但可以优化臭氧消毒中生成特定污染物的控制条件，而且具有操作简便、处理成本低廉、不添加任何其它化学物质和减少化学处理引起的二次污染等优点。

A method of controlling nitrosamines formation by ozone

The invention discloses a method for controlling the formation of nitrosamines by ozone, and belongs to the technical field of ozone disinfection of water bodies. The technical scheme of the invention is as follows: a method of using ozone to control the formation of nitrosamines is made. The specific process is: Taking the natural water to be purified, adding ozone and controlling the concentration of ozone in the natural water body is less than 0.5mg/L or more than 4.3mg/L, the reaction time is less than 30s or more than 15min, that is, the disinfection effect of natural water is reached. During the process, the amount of nitrosamines produced by ozone oxidation of two amine compounds is relatively low. The invention can not only optimize the control conditions for the generation of specific pollutants in ozone disinfection, but also have the advantages of simple operation, low cost, no addition of any other chemical substances and two pollution caused by chemical treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法
本专利技术属于水体臭氧消毒
，具体涉及一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法。
技术介绍
我国饮用水消毒曾经普遍采用氯气消毒，但是由于产生大量的卤代消毒副产物而逐渐被其它消毒剂所取代，饮用水处理过程中越来越多的采用臭氧进行氧化及消毒处理。臭氧不但能去除饮用水中的病原微生物，而且对难降解的有毒有害物质具有显著的去除效果，但同时也产生了较高毒性的亚硝胺类物质。虽然此类物质的浓度水平较低（ng/L级），但由于其具有强致癌性，因此研究水源中主要存在的前提物在臭氧氧化下生成相应亚硝胺的规律是目前的重要问题。在饮用水生产过程中，国内外普遍采用预氧化技术降低后续处理单元的负荷，导致亚硝胺类物质提前产生。从目前的研究和应用现状看，氧化技术如臭氧消毒可能带来二次污染，所以通过对其形成规律进行深入的研究，有目的地选择有效方法减少其生成的可能性或将其完全去除，是减少亚硝胺对饮用水危害的有效途径。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种过程简单、成本低廉且经济实用的利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，其特征在于具体过程为：取待净化天然水体，投加臭氧并控制天然水体中臭氧的浓度为≤0.5mg/L或≥4.3mg/L，反应时间控制为≤30s或≥15min即达到天然水体的消毒效果，此过程中臭氧氧化二级胺类化合物生成亚硝胺类物质的量较低。进一步优选，所述二级胺类物质为DMA、MEA、DEA、Mor或/和Pyr，对应的降解产物为NDMA、NMEA、NDEA、NMor或/和Npyr。进一步优选，所述天然水体的pH优选为≤4或≥10。进一步优选，反应过程的反应温度优选为≤5℃或≥35℃。进一步优选，反应过程中通过添加质量浓度为25g/L的Na2S2O3作为终止剂控制反应结束。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术的臭氧消毒条件不但可以作为去除亚硝基二甲胺（NDMA）的技术条件，还可以控制其它四种亚硝胺类物质的生成，以达到减少和控制臭氧消毒过程中二次污染的目的；2、本专利技术得到了天然有机物在臭氧条件下生成亚硝胺类物质的规律以及生成量最大时的条件，为饮用水臭氧消毒过程中避免亚硝胺类物质生成提供依据；3、本专利技术充分利用臭氧消毒的氧化作用和消毒的便利性，提高天然水体质量；4、本专利技术在优化臭氧消毒处理效果的同时没有添加其它化学物质，没有二次投入，经济实用。附图说明图1是实施例五种二级胺类物质经不同浓度臭氧处理后亚硝胺类物质生成量曲线；图2是实施例五种二级胺类物质经不同臭氧处理时间后亚硝胺类物质生成量曲线；图3是实施例五种二级胺类物质经臭氧处理中不同pH下亚硝胺类物质生成量曲线；图4是实施例五种二级胺类物质经臭氧处理后不同温度下亚硝胺类物质生成量曲线。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例（1）本实施例选择胺类物质中的DMA、MEA、DEA、Mor和Pyr等五种二级胺，每种二级胺的投加量均固定为1μmol/L。（2）取500mL超纯水，加入磷酸盐缓冲液调pH为天然水体的平均值7.0左右，温度为25℃，在四个臭氧投加浓度0.5mg/L、1.5mg/L、2.5mg/L、4.3mg/L下反应10min探究亚硝胺类物质的生成规律，得到在臭氧浓度为4.3mg/L与0.5mg/L时亚硝胺类物质的生成量都很少，但臭氧浓度为2.5mg/L时亚硝胺类物质的生成量均达到最大值；（3）取500mL超纯水，加入磷酸盐缓冲液调pH为天然水体的平均值7.0左右，温度为25℃，在臭氧投加浓度2.5mg/L下反应设置时间梯度30s、1min、3min、5min、7min、10min和15min，测定亚硝胺随时间的生成规律，得到在臭氧接触时间为30s和15min时亚硝胺类物质的生成量最小，10min时亚硝胺类物质的生成量最大。（4）取500mL超纯水，加入磷酸盐缓冲液调pH为分别在溶液pH为4.0、7.0、9.0、10.0，温度为25℃，臭氧投加浓度2.5mg/L下反应10min，亚硝胺类物质生成量随pH的升高而升高，pH=4.0时亚硝胺类物质的生成量最小。（5）取500mL超纯水，加入磷酸盐缓冲液调pH为天然水体的平均值7.0左右，溶液温度设置为5℃、25℃、35℃臭氧投加浓度2.5mg/L下反应10min，25℃时亚硝胺类物质的生成量最大，5℃时亚硝胺类物质的生成量最小。（6）反应结束后均加入0.5mL的Na2S2O3（25g/L）。结果表明，经4.3mg/L的臭氧处理后，二级胺DMA、MEA、DEA、Mor和Pyr生成NDMA、NMEA、NDEA、NMor和Npyr的量分别为41.9ng/L、143.6ng/L、41.9ng/L、18.8ng/L、9.4ng/L和66.6ng/L；亚硝胺的生成量随时间的变化规律为先增大后减小，且在反应时间为10min时最大；自然水体pH约中性，且温度一般低于外界温度，故只需控制水体温度不宜偏向25℃即可。因此，在保证其它化合物去除效果的同时，依据臭氧浓度和臭氧与水体的接触时间这两个可以不消耗大量成本的控制变量，臭氧的浓度应≥4.3mg/L，臭氧的曝气时长应≥15min可以避免亚硝胺类物质的大量生成。以上实施例描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术原理的范围下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本专利技术保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，其特征在于具体过程为：取待净化天然水体，投加臭氧并控制天然水体中臭氧的浓度为≤0.5mg/L或≥4.3mg/L，反应时间控制为≤30s或≥15min即达到天然水体的消毒效果，此过程中臭氧氧化二级胺类化合物生成亚硝胺类物质的量较低。

【技术特征摘要】
1.一种利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，其特征在于具体过程为：取待净化天然水体，投加臭氧并控制天然水体中臭氧的浓度为≤0.5mg/L或≥4.3mg/L，反应时间控制为≤30s或≥15min即达到天然水体的消毒效果，此过程中臭氧氧化二级胺类化合物生成亚硝胺类物质的量较低。2.根据权利要求1所述的利用臭氧控制亚硝胺类物质生成的方法，其特征在于：所述二级胺类物质为DMA、MEA、DEA、Mor或/和Pyr，对应的降解产物为N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万峰，梁芳，王俊，吴瑞杰，李雪珂，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41