余氯消毒反响动力学_赢现金捕鱼

余氯消毒反响动力学

泉源:/ 作者:余氯检测仪 工夫:2018-08-01

  余氯消毒作为惯例水处置工艺的最初一道平安保证工序,关于包管饮用水平安具有紧张的意义,在浩繁品种的消毒剂中,氯是国际外运用最普遍的一种。由于2005年6月1日起施行的《都会供水水质规范》(CJ/T 206-2005)对供水水质保证的零碎性做出了明白规则,水质评价点一改原国标的“水厂出厂水”为“龙头水”[1]。因而,在用余氯停止饮用水消毒时,不只要使其满意出厂水要求,同时也要满意管网末梢的余氯要求,因而研讨余氯从水厂流出,在管网中的衰减机理及衰减模子变得尤为紧张。

  1 余氯反响动力学

  1.1 氯消毒动力学

  氯气为浅绿色的有毒气体,它的性子十分生动,带有激烈臭味,在0℃及506.6kPa大气压下即液化成黄色的液体,能溶于水,氯消毒本质是氯和氯化合物与微生物细胞无机物互相作用所停止的氧化-复原进程。

  Cl+H2O?圮HClO+H++Cl-(1)

  HClO?圮H++ClO-(2)

  氯在水中起首水解成盐酸和次氯酸,然后次氯酸持续电离出H+与ClO-离子,次氯酸(HClO)不波动,但氧化性极强,易穿透细胞膜,杀失效率远远高于次氯酸根离子(ClO-),如次氯酸杀去世大肠埃希氏菌(E.cali)的才能比次氯酸根离子要大80至100倍[2]这是由于次氯酸是很小的中性分子,它能分散到带有负电荷的细菌外表,并穿透细胞壁到细菌外部,氧化毁坏细菌的酶零碎而使细菌殒命。而次氯酸根离子带有负电荷,它难于靠近带负电荷的细菌外表,以是杀菌才能比次氯酸差得多[3]。

  从式(3)可以看出,HClO和OCl-的绝对比例取决于温度和pH值,在相反水温下,水的pH值越低,所含HClO越多,当pH<6时,HClO靠近100%;当pH>9时,OCl-靠近100%。消费理论标明[4]:pH值越低,相反条件下,消毒结果越好,固然低pH值有利于进步氯的杀失效果,但却放慢了冷却水零碎金属的腐化速率。为此,选择用氯作杀生剂时pH值控制在6.5~7.5为宜。   别的,外地表水源中含有肯定的氨氮(NH3-N)时,HOCI会与其反响天生种种氯胺。Jafvert等细致研讨了氯与氨在水溶液中的一系列反响,并把反响分红:置换/水解反响、氯胺之间的比方化反响、氧化复原反响、电解均衡反响4类14个反响[5]。别的当水中含有溴离子时,次氯酸会将其氧化成次溴酸,其性子与次氯酸相似,也具有消毒作用,只是消毒结果比次氯酸弱。

  1.2 氯衰减动力学

  1.2.1 余氯在水中与无机物反响

  氯参加水中后与水中的无机物和无机物等反响,开端增加,捕鱼赢现金称之为衰减。水进入配水管网后,残留在水中的氯称为余氯。余氯可分为自在性余氯(free chlorine)和化合性余氯(combined chlorine)。前者是指HCIO和 的浓度,后者指氯胺和种种无机氯的浓度。起消毒作用的次要是自在性余氯,一氯胺也有迟缓的消毒作用。

  水中NOM的身分和分子构造十分庞大,就连研讨最为广泛和深化的腐殖酸构造也还处于假定阶段。现在国际上广泛承受的NOM的构造方式是Steelink构造和TNB构造。别的管网中还存在无机反响物、生物膜,管壁腐化瘤等很多耗氯物质,以是捕鱼赢现金很难掌握相应的反响机理。为了简化反响进程,可以引入等价反响物R的观点树立综合反响式:

  Cl2+R→DBPs(4)

  余氯的衰加速率可以表现为:

  自然无机物(NOM)普遍存在于地表水和浅层地下水中,是由品种、分子量尺寸、构造功用团等差别的无机物构成的一类十分庞大的混淆物。NOM中的差别组分在水处置工艺中的物理、化学、生归天学举动各不相反,与余氯反响、构成DBPs的品种和才能也存在很大差别[6-7]。国际外常接纳1981年Leenheer[8]提出的XAD-8树脂-阳离子交流树脂(AG-MP-50)-阴离子交流树脂(A-7)联用别离技术,将NOM分红了疏水酸性物质(HPOA)、疏水碱性物质(HPOB)、疏水中性物质(HPON)和亲水酸性物质(HPIA)、亲水碱性物质(HPIB)及亲水中性物质(HPIN)这6种极性和酸碱性差别的无机组分。

  一些研讨以为,疏水性无机物组分是招致余氯耗费、天生DBPs的次要物质,但在一些水源中亲水性组分对DBPs的天生也不容无视。Bunyarit Panyapinyopol等[9]的实行数据得出,HPIB在DBPs的天生进程中起紧张作用;Marhaba TF[10]和Jinfeng Lu [11]等的研讨标明HPIA对THMs的奉献最大;Croue J P等[12]对Suwannee河道停止研讨,固然HPIA的DOC含量较小(0.23mg/L),但是HAAs的天生潜能最大。Huang等[13]的研讨标明,在疏水性组分所占比例较小的水源中,亲水性无机物对余氯耗费起着很紧张的作用。因此关于差别的水源,要接纳差别处置技术有针对性地去除差别种别的NOM组分,从而更好地控制余氯衰减及DBPs的天生。

  1.2.2 余氯在水中与无机物反响

  在旧金属管道中,管壁的腐化能够在余氯的耗费上起了很大的作用。氯在水中发作“比方化”反响,当pH值小于7.5时,次氯酸(HOCl)是占劣势的物种。由于平凡自来水的pH值在6.5至7.5之间,以是在阴极发作复原反响的是次氯酸(HOCl)。关于余氯所招致的腐化,其反响方程式为:

  6HClO+5Fe=3FeCl2+2Fe(OH)3

  此中FeCl2是一种腐化天生物,它可以发作水解反响,其反响方程式为:

  FeCl2+2H2O=Fe(OH)2↓2H++2Cl-(7)

  所天生的氢离子和氯离子安慰了铁的溶解,腐化进程随工夫而减速停止,整个腐化进程具有一种“自催化”的性子。在腐化进程中,余氯的浓度随温度和电动势的变革而变革,电动势值与管材、管道的年月及管壁外表的粗糙系数有关。关于某一确定的管道,电动势值是一个定值。因而余氯在腐化进程中的耗费量可以用式(8)表现:

  别的,次氯酸还能与锰、硫化物和氮等发作氧化复原反响,其化学反响方程式如下[14]:

  Mn2++HOCl→Mn4++Cl-+OH-(9)

  S2++HOCl→S+Cl-+OH-(10)

  NH3+HOCl?圮NH2Cl+H2O(12)

  NH2Cl+HOCl?圮NHCl2+H2O(13)

  NHCl2+HOCl?圮NCl3+H2O(14)

  由式(9)可知,在余氯的作用下,当出厂水含锰较高时,二价锰离子在管网中渐渐被氧化,天生玄色的二氧化锰,析出的二氧化锰微粒吸附在管壁上构成粒膜状泥渣。式(10)、(11)标明,硫化物向硫酸盐的转化有两步,起首硫化物与次氯酸反响氧化成单质硫,然后单质硫再氧化成硫酸根。氯与氮的反响式见式(12)~(14),水体中的氮次要来自腐殖质、工场排污等要素的净化,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮间存在着氮的循环。当水体中的余氯消逝后,氨氮被氧化成亚硝酸盐氮。

  1.2.3 管壁外表与细菌膜反响及质量通报进程惹起的余氯耗费

  管道的腐化为微生物构成了一个维护情况,而不受游离氯的影响。一旦管道内长了这些锈蚀,在低流速区、闭塞处和去世水端,生物膜就会生长,锈垢作为吸附点可以避免水流的打击,由于锈垢麋集的表面面障碍了氧向金属外表的分散,一旦锈垢的内核缺氧,大肠杆菌和硫细菌等缺氧、厌氧型微生物就可以旅居于此。并且锈垢中铁的氧化物很容易从水中吸附自然无机物(NOM),并在锈垢外表积聚,异养微生物就可以应用自然无机物停止细胞天生。   氯在管壁上与细菌膜反响所耗费余氯的化学反响,可用下式表现[15]:

  HOCl + Enzyme=[Enzyme…HOCl]→产物(17)

  余氯的耗费速率可以表现为:

  由于管网中能分散到管壁上余氯浓度很小,以是可以公道的以为[Enzyme]宏大于[OCl],即可把[Enzyme]作为常数。界说Kw为余氯在管壁上的衰加速率常数,Kw=K[Enzyme],则式(18)是一个准一级反响。

  2 余氯衰减模子

  国际外的研讨后果标明管网中余氯的衰减次要由两局部构成:一局部是氯在主体水中与无机物以及一些复原性无机离子反响惹起的衰减,即主体水衰减,该局部的衰减系数计为kb;另一局部是由于氯与管壁上的生物膜、腐化产物或许管材自身反响惹起的衰减,称为管壁衰减,该局部的衰减系数计为kw。管网中余氯总的衰减为kb+kw。

  2.1 主体水余氯衰减模子

  主体水余氯衰减模子次要包罗经历模子、一级动力学衰减模子、二级组合动力学衰减模子、n级模子(1  表1 主体水中次要余氯衰减模子汇总

  由于余氯衰减模子的参数都随着初始氯浓度或二次加氯质变化,招致模子的预测后果不波动,因而,有研讨者接纳经历法来树立氯衰减模子:Dugan等[16]提出一种饱和度模子,在改模子中,氯的筛检速率取决于总无机碳(TOC)和初始氯浓度之比;Koechling等[17]以为氯的衰减与水中紫外线吸取(UVA)和溶解性无机碳(DOC)有关Hallam等[18]树立了一个经历干系式,包罗二次加氯次数、TOC、初始氯浓度、温度这4个参数与主体水氯衰减系数k;钟丹[19]等提出一种适用牢靠的氯衰减半经历数学模子,马上率系数可变模子,该模子以动力学速率方程为主,在恣意初始氯浓度和二次加氯条件下,均可运用统一组模子参数盘算余氯浓度。

  2.2 管壁中余氯衰减模子

  给水管网管壁外表存在细菌膜(bioflim)和腐化瘤(tubercles),它们能无效地耗费余氯。在给水管网中,这种耗费有能够在整个余氯耗费中占据较大的比例。管壁水余氯衰减模子开展于1978年Jonhson提出的主体水一级反响动力学模子,包罗零级模子和一级衰减模子[20]。

  3 结论与瞻望

  余氯衰减次要发作在主体水以及管壁外表:主体水中余氯次要和水中的无机、无机物反响,余氯与水中无机物次要化学和电化学反响,与无机物的反响比拟庞大,次要和水中NOM的组分有关;管壁外表余氯次要与存在的细菌膜和腐化瘤停止反响,其反响机理比拟庞大,其影响要素较多。因而,关于余氯衰减机理以及影响要素研讨应该作为当前研讨的紧张偏向。

  余氯在主体水中的衰减模子品种较多,而余氯在管壁外表的衰减模子普通为零级模子和一级衰减模子。关于主体水的余氯衰减模子,大局部为经历公式或许由屡次实行后果拟合而成,因而由于运用差别的水质停止实行,其衰减模子也各不相反,因而关于主体水中余氯衰减模子,应该联合余氯衰减机理停止更深条理的研讨。

  【参考文献】

  [1]王振栋,供水管网水质影响剖析与对策[J].水利科技,2006(3):40-42.

  [2]严煦世,范瑾初,给水工程.4版[M].中国修建产业出书社,1999.

  [3]马小杰,杨健,吴敏,等.市政水处置消毒技术近况与停顿[J].南方情况,2004,29(5):65-67.

  [4]冯逸仙,杨世纯.反浸透水处置[J].中国电力出书,1997,46.

  [5]Jafvert C T, Valentine R L. Reaction scheme for the chlorination of ammoniacal water. Environmental Scinece Technology[J]. 1992,26(3):577-586.

  [6]Marhaba TF,Van D.The variation of mass and disinfection byproducts formation potential of dissolved organic matter fraction along a conventional surface water treatment plant[J].Journal of Hazardous Materials,2000,74(3):133-147.

  [7]Marhaba TF,Van D.The variation of mass and disinfection byproducts formation potential of dissolved organic matter fraction along a conventional surface water treatment plant[J].Journal of Hazardous Materials,2000,74(3):133-147.

  [8]J A Leenheer.Comprehensive approach to preparative isolation and fractionation of dissolved organic carbon from natural waters and wastewaters[J].Environmental Science and Technology,1981,15(5):578-587.

  [9]Bunyarit Panyapinyopol,Taha F Marhaba,Vorapot Kanokkantapong,et al.Characterization of precursors to trihalomethanes formation in Bangkok source water[J].Journal of Hazardous Materials,2005,120(1-3):229-236.   [10]Marhaba TF,Van D.The variation of mass and disinfection byproducts formation potential of dissolved organic matter fraction along a conventional surface water treatment plant[J].Journal of Hazardous Materials,2000,74(3):133-147.

  [11]Jinfeng Lu,Tao Zhanga,Jun Ma,et al.Evaluation of disinfection by-products formation during chlorination and chloramination of dissolved natural organic matter fractions isolated from a filtered river water[J].Journal of Hazardous Materials,2009,162(1):140-145.

  [12]Croue J P,Korshin G V,Benjamin M.Characterization of natural organic matter in drinking water[C]//Denver:AWWA Research Foundation and AWWA Association,2000:95-176.

  [13]Huang W J,Yeh H H.The effect of organic characteristics and bromide on disinfection by-products forma tion by chlorination[J].J Environ Sci Health.,1997,32(8):2311-2336.

  [14]Connell,Gerald E. The chlorination and chloramination handbook[J]. Anerican Water Works Association, 1996,88(3).

  [15]赵洪宾.给水管道的余氯耗费纪律的开端研讨[J].给水排水,1986,12(6):11~15.

  [16]Dugan, N. R., Summers, R.S., An alternative approach to predicting chorine residual decay[C]//Proceeding of the Water Quality Technology Conference.New Orleans,1995:1311~1337.

  [17]Koechling, M.T., Assessment and modeling of chlorine reactions with natural organic matter: Impact of source water quality and reaction conditions[J]. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Cincinatti.1998:65-67.

  [18]Hallam, N.B., West, J.R., Forster, C.F., Powwll, J.c.,Spencer, I., The decay of chlorine associated with the pipe wall in water distribution system[J]. Water Research,2002,36:3479-3488.

  [19]钟丹,给水管网中余氯衰减纪律及衰减模子研讨[M],哈尔滨产业大学,2009.

  [20]Rossman LA. Epanet2 Users Manual [M]. Washingdon D.C:USEPA, 2000.

  [责任编辑:曹明显]

——本文由捕鱼赢现金科技整剃头布,内容供参考,若有侵权,请联络删除,谢谢!上海捕鱼赢现金科技有限公司为你提供捕鱼赢现金(浊度计)在线捕鱼赢现金余氯仪余氯赢现金捕鱼产业在线pH计cod测定仪pH计等多种水质检测仪水质赢现金捕鱼,欢送您前来选购,捕鱼赢现金科技真挚为您效劳!

上一篇:纺织品中余氯、甲醛、pH值的疾速检测办法

下一篇:余氯是怎样用来消毒的余氯的检测
水质检测赢现金捕鱼厂家,扫一扫,微信报价
扫一扫微信询价
扫一扫微信二维码,取得水质检测赢现金捕鱼优惠价钱

分享到

取消