饮用水中典型含氮消毒副产物二氯乙腈的研究进展

二氯乙腈(DCAN)是氯化消毒过程中产生的一种含氮消毒副产物(NDBPs)。DCAN具有强烈的遗传毒性和致突变性,逐渐引起人们的广泛关注。结合国内外最新研究成果,介绍了DCAN的分析方法,以及影响其产生的因素,并对今后的研究方向进行了展望。

太湖水源中二氯乙腈前体物特性及其去除

从有机物性质角度对二氯乙腈前体物进行分析,探究太湖流域某深度处理水厂各工艺单元对二氯乙腈生成势的去除。试验结果表明,水厂原水中亲水性有机物、分子量小于1 k Da或大于10 k Da的有机物是二氯乙腈的主要前体物。深度处理工艺水厂对二氯乙腈前体物的去除率高达79.3%,其中O_3/BAC工艺的贡献率远高于常规工艺。

1,4-二氯苯在乙腈-水两相系统中的电化学氧化降解途径

研究了乙腈-水两相中Pt电极上1,4-二氯苯的降解途径和氧化特性。实验结果表明,1,4-二氯苯在乙腈-水两相中的氧化电位区间约为2.0～2.3 V(vs SCE),且氧化反应是受扩散控制的不可逆过程。液相色谱、液相色谱-质谱联用、离子色谱等的分析结果表明,乙腈-水两相中1,4-二氯苯氧化中间产物包括对氯苯酚、对苯醌、2,5-二氯对苯醌、草酸根离子、乙酸根离子、甲酸根离子、顺丁烯二酸根离子和氯离子,最终产物为H_2O和CO_2。得出了1,4-二氯苯主要的降解途径有两种。

高铁酸钾去除二氯乙腈的试验研究

采用高铁酸钾降解饮用水中的二氯乙腈(DCAN),考察了反应时间、高铁酸钾投加量、温度和pH对DCAN降解速率的影响。结果表明,当高铁酸钾投加量恒定时,DCAN去除率随时间延长而增加,反应30 min后DCAN去除率基本保持不变。DCAN初始质量浓度不变时加入高铁酸钾,DCAN去除率随高铁酸钾用量的增加而增大。pH对高铁酸钾去除DCAN效果的影响较大,pH为6.5时效果最好。升高温度能一定程度上促进高铁酸钾与DCAN的氧化还原反应。高铁酸钾去除DCAN符合一级反应动力学规律。

乙腈-水相1,4-二氯苯在铂电极上的电氧化行为

The mechanism and characteristics of electrochemical oxidation of 1,4-dichlorobenzen in simulated wastewater were investigated on a platinum electrode.The cyclic voltammetric profiles showed that the oxidation peak potential and current density increased with the increase of the concentration of 1,4-dichlorobenzene,nevertheless,the oxidation potential of 1,4-dichlorobenzene in acetonitrile-aqueous solution was smaller than that in acetonitrile solution.Chronoamperometric experimental results suggested that the 1,4-dichlorobenzene degradation included both direct electro-oxidation of 1,4-dichlorobenzene by loss of electrons and indirect oxidation with anodically formed free radicals.Additionally,parachlorophenol,1,4-benzoquinone,maleic acid,oxalic acid,acetic acid,and formic acid were identified as main electro-oxidation products by ion chromatography or high performance liquid chromatography.Moreover,a yellow polymer film,which influenced the electrochemical oxidation process,was clearly identified as a rough surface after electrochemical reaction in comparison to a smooth and glossy surface of platinum electrodes without polymer film as observed from SEM image.

二氟二氯甲烷与乙腈的碳化反应

介绍了在KOH固体及相转移催化剂参与下,二氟二氯甲烷(F12)与乙腈发生一种新颖的碳化反应,生成棕色的富碳材料.这种碳材料在700℃下加热分解提纯后得到直径在30～80nm的多孔碳粒子.其结构中同时含有sp、sp2与sp3杂化的碳原子.

饮水消毒副产物二氯乙腈对HepG2细胞周期的影响

目的研究p53基因和chk1基因在饮水消毒副产物二氯乙腈(dichloroacetonitrile,DCAN)对HepG2细胞周期阻滞过程中的影响。方法以二甲基亚砜(DMSO)溶解DCAN,以DMSO处理人肝癌细胞(Hep G2细胞)为对照组,分别以低、高浓度(50、400μmol/L)DCAN染毒Hep G2细胞24 h。采用碘化丙啶(PI)标记的流式细胞技术检测细胞周期分布情况,实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测p53基因和chk1基因mRNA表达的改变。结果与对照组比较,400μmol/L处理组G1期细胞比例明显减少,G2期细胞比例明显增加,差异均有统计学意义(P<0.05);400μmol/L DCAN作用于Hep G2细胞后下调了p53的表达,差异有统计学意义(P<0.05),而对chk1的表达没有影响。结论高浓度的DCAN能明显延长HepG2细胞的G2期,并可抑制p53的mRNA表达水平,但对chk1的mRNA表达水平无影响。

比阿培南中丙酮、乙腈、二氯甲烷和四氢呋喃的GC测定

建立了GC法测定比阿培南中的丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃。采用固定相为(6%)氰丙基苯基-(94%)二甲基聚硅氧烷的毛细管柱,柱温50℃,以氮气为载气,氢火焰离子化检测器,检测器温度250℃,进样口温度200℃。丙酮在0.1～0.6 mg/mL、乙腈在0.0082～0.0492mg/mL、二氯甲烷在0.12～0.072mg/mL、四氢呋喃在0.0144～0.0864mg/mL浓度范围内的峰面积与内标峰面积的比值均呈良好的线性关系,方法回收率分别为106.25%、110.19%、99.16%、101.43%,精密度RSD分别为0.28%、3.43%、2.57%、1.59%。

H_2O_2对含氮消毒副产物二氯乙腈、二溴乙腈去除及影响因素研究

为了解H_2O_2在实际处理饮用水中有机物的效果,研究了过氧化氢(H_2O_2)在常温常压下对氯化消毒副产物二氯乙腈(DCAN)和二溴乙腈(DBAN)去除效果及影响因素的规律,探究了H_2O_2投加量、初始pH值和反应物初始质量浓度对DCAN和DBAN去除效率的影响。结果表明,H_2O_2能较好地氧化降解DCAN和DBAN。当H_2O_2单独去除一种卤乙腈(Haloacetonitriles,HANs)时,加大反应物初始质量浓度促进氧化降解DCAN和DBAN的效果不明显,当反应5 min、反应物初始质量浓度为250μg/L时,DCAN和DBAN的去除率最高;过高或过低的pH值会抑制氧化反应的进行,pH=7. 5时,DCAN和DBAN的去除率达到最大,分别为46. 47%和43. 41%; H_2O_2在一定投加量(15～35 mmol/L)范围内,随H_2O_2浓度增加,DCAN、DBAN的去除率分别呈现先增加后降低和先增加后平缓的趋势,二者的H_2O_2最佳浓度分别为25 mmol/L和30 mmol/L。

污水深度处理次氯酸钠消毒副产物二氯乙腈的生成影响研究

针对城市污水处理厂二级出水消毒过程中产生消毒副产物的问题,以二氯乙腈(DCAN)为研究对象,采用次氯酸钠作为消毒剂,对城市污水处理厂二级出水进行消毒的过程中,次氯酸钠投加量、消毒反应时间、反应温度、pH等4个因素对DCAN生成的影响进行了考察。结果表明,次氯酸钠的投加量对DCAN的生成具有较大影响。随着次氯酸钠投加量的增加,DCAN的生成量随之增加;当反应时间达到3.5h时DCAN的生成量达到最大值,此后DCAN的含量开始缓慢降低;随着温度的升高DCAN的生成量随之增加;偏酸性条件下DCAN的生成量高于偏碱性条件。

4-氨基-2,6-二氯-α-(4-氯苯基)苯乙腈

介绍了4-氨基-2,6-二氯-α-(4-氯苯基)苯乙腈的化学合成方法。

生物活性炭工艺对二氯乙腈生成势去除机理

针对典型的含氮消毒副产物-二氯乙腈,选取以太湖为水源的水厂,结合有机物分子量分布,探究生物活性炭滤池对其生成势的去除效果。结果表明,A活性炭滤池对二氯乙腈生成势的平均去除率为35.85%,然而,使用时间更长的B活性炭滤池则为14.22%。对A和B两种活性炭滤池的出水差异进行分析,发现活性炭吸附作用和微生物代谢作用是其原因,其中微生物降解是主要因素,B活性炭滤池可产生更多的氨基酸、氨基糖、多糖和蛋白质,对有机物的代谢强度低于A活性炭滤池。因此,虽然生物活性炭池对二氯乙腈生成势去除效果较好,但仍需定期检测,及时更换。

毛细管气相色谱法检测管网末梢水中二氯乙腈

目的建立毛细管气相色谱法检测管网末梢水中二氯乙腈(DCAN)含量的分析方法。方法采集G市大学城5所大学的管网末梢水,采用OV 1701毛细管色谱柱和电子捕获检测器进行测定。结果0.1~40μg/L DCAN线性关系良好,相关系数0.9996。G市大学城饮用水管网末梢DCAN含量0.25~0.48μg/L。结论毛细管气相色谱法检测城市饮用水管网末梢DCAN可提高分离效率,节省分离时间。操作简单快速,精密度、准确度较高,值得推广。

二氯乙腈对大肠杆菌基因表达的影响

为探究二氯乙腈(DCAN)对大肠杆菌(E.coli)基因表达的影响及相应的毒性作用,采用自组织映射(SOM)聚类及剂量效应关系分析方法考察了E.coli在不同剂量DCAN暴露120min过程中其基因表达状况.结果表明:随时间及浓度改变E.coli基因表达具有动态性;在DCAN浓度为1.429×10^(-3)mg/L时,多个参与应急反应(SOS response)调节、氧化还原应激及普通应激的基因启动子活性发生改变,导致DNA损伤、氧化应激加剧,细胞生物化学和物理稳态可能受到干扰;此外,毒性终点结果表明DNA损伤是DCAN主要的毒性作用模式.

二氯乙腈对HepG2细胞凋亡的影响

目的探讨饮水消毒副产物二氯乙腈(dichloroacetonitrile,DCAN)对Hep G2细胞凋亡的影响及相关调控机制。方法二甲基亚砜(DMSO)溶解DCAN,以DMSO处理人肝癌细胞(Hep G2细胞)为对照组,分别以50μmol/L、100μmol/L、200μmol/L、400μmol/L DCAN染毒Hep G2细胞为处理组,培养24 h后通过Annexin V/PI流式细胞分析法检测细胞凋亡情况,用荧光测定法观察Caspase 3酶活性,蛋白质印迹法(Western blotting)技术检测Hep G2细胞pro-caspase 3和P53蛋白的表达情况。结果与对照组相比,400μmol/L DCAN处理组可诱导Hep G2细胞凋亡(P<0.05),各处理组细胞内Caspase 3酶活性随着染毒剂量的增加而显著升高(P<0.05)。DCAN作用于Hep G2细胞后pro-Caspase 3和P53蛋白含量呈下降趋势,当染毒浓度达到200μmol/L以上时,pro-Caspase 3和P53蛋白表达明显低于对照组(P<0.05)。结论高浓度的DCAN可通过激活Caspase 3诱导Hep G2细胞凋亡。

不同臭氧生物活性炭工艺对二氯乙腈前体物的去除效能

以典型的含氮消毒副产物(N-DBPs)--二氯乙腈(DCAN)为例,研究臭氧-上向流生物活性炭(O3-UBAC)工艺和臭氧-下向流生物活性炭(O3-DBAC)工艺的去除效能差异,并结合DON、分子量分布、亲疏水性和三维荧光光谱探究其差异机理。结果表明,O3-UBAC工艺对DCAN生成势(DCANFP)、DON、分子量<3 kDa的有机物、亲疏水性有机物,以及芳香族蛋白质和类可溶性生物产物有机物的平均去除率分别为58.31%、61.60%、49.22%、46.60%、62.17%和82.08%,而O3-DBAC工艺对相应指标的平均去除率分别为48.72%、50.79%、21.16%、27.32%、47.37%和43.04%。因此,O3-UBAC工艺比O3-DBAC工艺对DCAN前体物的净化效能要好。

《饮用水中N-二甲基亚硝胺、二氯乙腈、二溴乙腈水质标准》编制解读

《饮用水中N-二甲基亚硝胺、二氯乙腈、二溴乙腈水质标准》在大量调研的基础上,结合生产实际和国家“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项课题“太湖流域饮用水安全保障工程技术与综合管理技术集成研究”之任务“标准外优先控制污染物标准研究与制订”(2017ZX07201005-003)相关研究成果,并在广泛征求各方意见后完成制定,由上海市净水技术学会发布。本标准的主编单位为上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司。参编单位包括同济大学、上海城投水务(集团)有限公司、上海浦东威立雅自来水有限公司。标准首批执行单位为上海市供水调度监测中心、上海城投水务(集团)有限公司制水分公司、上海浦东威立雅自来水有限公司、上海市北宝山自来水有限公司、上海浦东新区自来水有限公司。

3,4-亚甲二氧基苯乙腈的合成

以邻苯二酚为原料,以二氯甲烷气体环化,多聚甲醛和HCl氯甲基化,最后再以四丁基溴化铵为催化剂氰基化得到目的产物3,4-亚甲二氧基苯乙腈,总收率为76.4%。

聚联苯二乙腈的合成

以联苯二氯苄,氰化钠为原料,在催化剂作用下,在70℃～80℃、pH值=8的条件下制得联苯二乙腈,然后加入联苯二甲醛及二甲亚砜,加热搅拌至固体全部溶解,在30℃条件下,滴加30%的甲醇钠溶液,将产物过滤,洗涤,真空干燥得棕红色膏状物———聚联苯二乙腈。其分子量为5.423×105。