《臭氧預氧化過程中NDMA生成機理及前體物識別》是依託華僑大學，由廖曉斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：臭氧預氧化過程中NDMA生成機理及前體物識別
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：廖曉斌
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對二甲基亞硝胺（NDMA）前體物在臭氧預氧化過程中行為歸趨不明確問題，識別易與臭氧反應生成NDMA的前體物結構特徵，研究氧化過程中其形態轉化及氧化機理，闡明前體物結構與NDMA生成的內在聯繫，建立兩者之間的定量構效關係模型；基於已識別NDMA前體物的結構特徵，建立快速極性分析法（PRAM）對實際水體中NDMA前體物進行富集和分類，將其和分子量分布、有機波譜等技術組合，構建NDMA前體物解析體系，進一步研究實際水體中易與臭氧反應前體物的關鍵官能團/組分；考察臭氧預氧化NDMA前體物對後續消毒的影響，最佳化針對不同水源的預氧化條件以削減NDMA生成量，提出基於前體物識別削減臭氧預氧化生成NDMA的綜合控制模型。研究成果可為臭氧套用提供理論依據和技術支撐，降低飲用水中NDMA對人類健康的風險。
結題摘要
臭氧氧化能力較強，能有效去除具有強烈致癌性的副產物二甲基亞硝胺（NDMA）前體物，然而近年來卻發現其能直接與前體物反應生成NDMA。針對臭氧對NDMA前體物作用不明確問題，本項目選取典型胺基化合物，識別出易與臭氧反應生成NDMA的前體物含有 (CH3)2N-R-N-結構，前體物結構與NDMA生成具有內在聯繫，N-N直接連線或R是易移去基團或者吸電子基團的這類化合物臭氧氧化時NDMA的摩爾轉化率較高，兩者之間存在定量構效關係。 臭氧及臭氧預氧化化對後續氯和氯胺消毒的影響是多方面的：前體物中(CH3)2N-基團邊上有吸電子基團，預臭氧可降低該類物質後續消毒NDMA的摩爾轉化率；反之，增加其生成；且水體中的各組分對不同前體物的影響也各異，應根據前體物的性質及水體條件選擇合適的預氧化方式、氧化條件及後續的消毒方式。以典型前體物雷尼替丁（RNTD,降低）和丁醯肼（DMNZD, 增加）為例，研究其形態轉化及氧化機理。臭氧化能將雷尼替丁轉化成NDMA摩爾轉化率較低的二甲胺(DMA)，能大大降低後續氯胺消毒生成的NDMA量。因而，對於含有RNTD等前體物的水體可通過增加臭氧投加量來降低其後續氯胺消毒生成NDMA。實際水體中溴離子、有機物和碳酸氫根等羥基猝滅劑增加RNTD臭氧化後續氯胺消毒NDMA的生成。丁醯肼與氯和氯胺反應不生成NDMA，但其易與臭氧直接反應生成NDMA，且隨臭氧投加量增加而增加，水中溴離子和有機物的存在可降低丁醯肼臭氧化生成的NDMA量，但水中的碳酸氫根等羥基猝滅劑卻能增加NDMA生成。 基於已識別NDMA前體物的結構特徵，構建NDMA前體物解析體系，研究發現實際水體中易與臭氧反應前體物的關鍵組分是非極性物質和正電組分，因而，對於這兩種成分較高的水體，應儘量避免使用臭氧預氧化工藝。研究成果可為臭氧套用提供理論依據和技術支撐，降低飲用水中NDMA對人類健康的風險，該成果對保護公眾健康、發展安全飲用水具有重要現實意義，具有廣闊的套用前景，經濟和社會效益是不可估量。
