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文章简介
消毒副产物（DBPs）是饮用水中普遍存在的污染物，与水质密切相关。其中，三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是主要的脂肪族消毒副产物类别，具有细胞毒性、基因毒性、致癌性、诱变性和致畸性。NOM分子量分布广、官能团多样、结构复杂，且通常作为DBP的前体物存在。为了通过去除NOM以抑制DBP的形成，超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透等膜技术已被广泛用于水处理。然而长期以来，利用膜在水处理中去除NOM并减少其副产物的重点一直集中在预防和减少膜污染以及提高相应的污染物截除效率等方面。截至目前，分子量分布和来源不同的NOM对DBP的后续影响长期被忽视、缺乏研究。
近日，Zheng et al (2024) 在Chemosphere上发表论文"Control of chlorination disinfection byproducts in drinking water by combined nanofiltration process: A case study with trihalomethanes and haloacetic acids"。利用东太湖水源为原水，该研究的目的是：（1）对比评价三种高级膜过滤处理方案保留DBP前体以降低饮用水氯化过程中三卤甲烷形成电位和卤乙酸形成电位的效果；（2）分析氯化过程中DBP前体的命运和转运，并考虑预处理过程对特定前体组分的选择性去除及其对DBPFP的影响；（3）研究不同分子量的有机化合物对DBPFP的作用以及水处理过程中DBP形成的控制。本研究能够提高我们对水处理过程中DBPFP变化的理解，并为控制DBP的形成提供见解。
下图为本研究所展现结果和机理的摘要图：
主要内容
表1 原水水质特征
图1 试点测试装置系统的示意图
试点试验分别进行了以下几种膜过滤处理方案：
（1）SF + NF 即“砂滤 + 纳滤”的处理工艺
（2）SF + O3-BAC + NF 即“砂滤 + 臭氧生物活性炭 + 纳滤”的处理工艺
（3）UF + NF 即“超滤 + 纳滤”的处理工艺
表2 纳滤膜和超滤膜的制备参数性能
图2 水源水质特征和DBPFP随时间的变化趋势
图3 三种膜过滤组合过程中DBPFP的变化趋势
图a和b代表SN+NF过程，图c和d为SN+O3-BAC+NF过程，图e和f为UF+NF过程
图4 不同预处理工艺出水的三维荧光光谱
图5 每个工艺的HPLC分子量分布是完整的
图5a的原水用于SF和SF+O3-BAC工艺处理，图5c的原水用于UF+NF工艺处理
图6 各水质指标的相关性分析（包括一般性质和分子性质）
NOM的分子量分布、DOC、UV254等结构变化与DBPFP密切相关
主要结论
本研究系统对比了地表水的三种高级膜过滤处理方案，通过保留DBP前体来评估其控制DBP形成的效果，并评估了膜过滤过程中前体来源和分子量对DBPFP的影响。基于一系列实验结果，本研究得到了如下的主要结论：
（1）在控制THM和HAA前体方面，三种膜过滤过程（SF+NF、SF+O3-BAC+NF和UF+NF）均表现出对TCM和DCAA前体的去除倾向。
（2）在地表水中形成DBP的前体主要由酪氨酸、色氨酸、黄腐酸、可溶性微生物产物和腐植酸组成。在膜过滤过程中，蛋白质（酪氨酸和色氨酸）和可溶性微生物产物表现出最高的反应活性，因此是DBP的主要前体。
（3）小分子量有机物表现出较高的DBPFP，而中等分子量有机物则有利于降低DBPFP。此外，大分子量有机物所占比例最小，因此更容易得到保留。
文章来源：
Wenjing Zheng, Yan Chen, Jian Zhang, et al. Control of chlorination disinfection byproducts in drinking water by combined nanofiltration process: A case study with trihalomethanes and haloacetic acids, Chemosphere, Volume 358, 2024,142121,
ISSN 0045-6535.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142121.
编辑：须歆
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