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题名: 水中农药与氯系消毒剂反应的动力学与机理研究
作者: 田芳
学位类别: 博士
答辩日期: 2010
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 强志民
关键词: 农药 ; 降解副产物 ; 自由氯 ; 氯胺 ; 二氧化氯 ; 灭虫威 ; 消毒
中文摘要:      农药对水体的微污染已成为普遍问题,为保证饮用水安全,很多国家的饮用水卫生标准中都对农药甚至代谢产物的浓度进行了限制。饮用水消毒过程中,农药可能会与消毒剂发生氧化作用,产生一些有害副产物,农药的降解及副产物的性质与水质安全直接相关。因此需要研究这些消毒剂对农药的降解效率及机理,以期为实际水处理过程中控制农药及其有害副产物的污染提供依据。 本文首先研究了使用最为广泛的氯系消毒剂(自由氯、一氯胺及二氧化氯)对有机氯、有机磷、二硝基苯胺、噻二唑、乙酰胺、三嗪、尿嘧啶和氨基甲酸酯等8类25种农药的反应活性。结果表明:自由氯与嘧啶类的除草定、有机磷类的乐果及氨基甲酸酯类的涕灭威、涕灭威亚砜、灭虫威和杀线威6种农药有较高的反应活性;一氯胺只与涕灭威和灭虫威两种农药反应较快;二氧化氯能降解除草定、涕灭威和灭虫威;三种氯系消毒剂与其他类的农药反应活性都很低。因此,在使用这三种消毒剂进行饮用水消毒处理时,只能有效降解(或转化)少数种类的农药,而大多数种类的农药将维持其化学结构,进入供水管网。 根据各类农药与氯系消毒剂反应活性的研究结果,对于不能有效去除的农药需在源头进行控制,保证在滤后消毒过程之前将其有效去除;而能与消毒剂反应的农药则需对其降解趋势及副产物生成进行深入研究。本文选取灭虫威作为研究对象,系统研究它与三种氯系消毒剂的反应动力学及机理。 灭虫威与自由氯以1:1的计量关系进行反应,并且反应速率非常快,无法用常规的手段测定。采用竞争反应测得二级速率高达(1.2 ~ 2.5)× 108 M-1 s-1。灭虫威亚砜和灭虫威砜是主要的降解产物,灭虫威亚砜在酸性条件下主要被自由氯氧化为灭虫威砜,而在碱性条件下则主要水解为灭虫威亚砜酚。灭虫威砜在常规水处理的pH范围内很难被自由氯继续氧化或氯化,主要是靠水解作用转化为灭虫威砜酚。由于这两种酚类物质能被自由氯迅速降解为其他物质,因此在反应过程中无法测到其浓度。 灭虫威与一氯胺的反应对灭虫威为一级,而对一氯胺为分数级且随pH变化;反应速率随氯氮比升高或者pH降低而升高;反应活化能为34 kJ mol-1。灭虫威的降解途径会随pH发生变化,在偏酸性(pH6.5)条件下,灭虫威主要被一氯胺氧化为灭虫威亚砜,进而水解生成灭虫威亚砜酚;而在偏碱性(pH8.5)条件下,灭虫威的降解则是一氯胺氧化和水解共同作用的结果,灭虫威亚砜酚生成量增多,并且能够转化为灭虫威砜酚。 灭虫威与ClO2的反应对于ClO2和灭虫威均为一级反应;当pH从6.01升高至9.07时,二级反应速率从0.56升高至4.51 M-1 s-1。反应活化能为75.31 kJ mol-1。灭虫威亚砜和灭虫威砜是主要的降解副产物,在灭虫威被ClO2氧化过程中同步生成,不同于其他硫醚类物质的常规氧化过程(即先被氧化为亚砜类物质,进而被氧化为砜类物质)。在偏酸性条件下,这两种氧化产物比较稳定;而在偏碱性条件下则先经过水解作用转化为灭虫威亚砜酚及灭虫威砜酚,然后进一步生成DMBQ、DMHQ、PCMX及其他产物。
英文摘要:       The micro-contamination of water resources by pesticides has been extensively concerned. To ensure the safety of drinking water, pesticides and their degradates have been strictly regulated by the drinking water standards of many countries. During drinking water disinfection, pesticides tend to be oxidized to toxic degradates. As a result, the degradation rate of pesticides and the characteristics of their degradates closely correlate with the water quality. Therefore, the systematic investigation about the reaction kinetics and mechanisms of pesticides with disinfecants is urgently required so as to understand the fate and effects of pesticides during practical water treatment processes.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/35046
Appears in Collections:环境水质学国家重点实验室_学位论文

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田芳. 水中农药与氯系消毒剂反应的动力学与机理研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010.
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