磁樹脂-強(qiáng)化混凝對微污染有機(jī)物的去除和工藝優(yōu)化.pdf

1、藥品及個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)作為新興污染物受到越來越多的關(guān)注。近幾年，我國南、北方飲用水源水中不斷檢出抗生素、內(nèi)分泌干擾物、持久性有機(jī)污染物等多種PPCPs，給水環(huán)境和人類健康帶來潛在威脅?？梢?，如何有效去除水環(huán)境中的PPCPs對保障供水安全具有重要意義。本研究主要采用超高效液相色譜串聯(lián)四級桿質(zhì)譜聯(lián)用監(jiān)測方法(UPLC-MS/MS)，對強(qiáng)化混凝、磁性離子交換樹脂(MIEX)吸附及其聯(lián)用技術(shù)去除飲用水源水中的磺胺甲惡唑(SMX)效果進(jìn)行

2、分析和評價(jià)，探討不同鋁鹽混凝劑形態(tài)分布、水樣pH以及水體中天然有機(jī)物腐殖酸(HA)的存在情況對SMX的去除過程及效率影響，得出結(jié)論如下:
　　1、混凝技術(shù)對SMX水樣的去除效果并不好，說明了無機(jī)混凝劑不適合去除這一類有機(jī)小分子物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)采用的混凝劑分別是硫酸鋁(AS)、聚合氯化鋁(PACl)和納米AlO4Al12(OH)24(H2O)127+(Al13)。分析混凝機(jī)理，得出混凝過程中的作用機(jī)理并不是單一的，會(huì)有多種機(jī)理相互交叉聯(lián)

3、合起作用。在酸性條件下，單體鋁(Ala)更容易水解成絡(luò)合狀絮體，通過吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用凝聚成更大絮體沉淀，從而將SMX去除。在堿性條件下，電中和作用占混凝過程的主導(dǎo)地位。聚合態(tài)鋁(Alb和Alc)的中和能力要比單體鋁好，更利于混凝去除SMX。對比不同pH條件下，混凝前后Zeta電位變化，出水殘留鋁含量以及混凝過程中絮體粒徑生長過程，也可以得出相同的結(jié)論。HA的存在對三種混凝劑去除SMX的效果產(chǎn)生了很大的影響。HA分子上的活性基團(tuán)

4、會(huì)與SMX發(fā)生競爭，爭奪鋁鹽陽離子與之形成絡(luò)合配位體的結(jié)合位點(diǎn)。這種競爭關(guān)系是混凝劑去除SMX效率降低的一個(gè)主要原因。其中，HA的存在嚴(yán)重妨礙了單質(zhì)鋁和SMX之間的反應(yīng)，而對聚合態(tài)鋁(Alb和Alc)的混凝效果的影響體現(xiàn)在堿性條件下。通過對比Zeta電位得出的結(jié)果與之前的去除率實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持一致。同時(shí)，余鋁率和分子量的分布數(shù)據(jù)也證明了HA對SMX的去除影響。
　　2、MIEX樹脂對SMX的去除率高，而且MIEX樹脂與SMX接觸后反應(yīng)

5、迅速，所需時(shí)間短，再生性好。在pH值為2-10的范圍內(nèi)，MIEX樹脂對SMX的去除率整體高于55％，而且pH值為5-7時(shí)SMX去除率最高，達(dá)到71.2％。整體來看，酸性條件下MIEX樹脂去除SMX的效率要比中性和堿性條件下高。這可能與SMX物質(zhì)本身的性質(zhì)或者水樣中離子之間的互相作用有關(guān)。另外，考慮到使用HCl和NaOH調(diào)節(jié)水樣pH由此引入了新的Cl-和OH-，可能會(huì)跟同樣是陰離子的SMX競爭吸附位點(diǎn)。對比反應(yīng)前后的Zeta電位，可以得出

6、相同結(jié)論。當(dāng)HA存在時(shí)，MIEX樹脂對SMX的去除率要比HA不存在的情況下有所降低。這是因?yàn)樗w中含有高濃度的HA，也就意味著含有大量的陰離子，而同樣作為陰離子存在的SMX由于HA的加入而兩者競爭MIEX樹脂的離子交換位點(diǎn)。同時(shí)，由于HA大分子的存在，被MIEX樹脂吸附后可能會(huì)形成孔道堵塞現(xiàn)象，阻礙了SMX的去除，從而引起SMX去除率降低的情況。因此，SMX的去除率相比較HA不存在時(shí)有所下降。同時(shí)，Zeta電位和分子量的分布數(shù)據(jù)也證明了

7、HA對SMX的去除影響。
　　3、通過研究MIEX-強(qiáng)化混凝聯(lián)用技術(shù)在不同pH條件下對SMX的去除，可以發(fā)現(xiàn)其對SMX的去除率要高于兩種技術(shù)單獨(dú)去除SMX的效率。其中，MIEX樹脂在聯(lián)用技術(shù)去除SMX的過程中發(fā)揮了主要作用。強(qiáng)化混凝技術(shù)去除SMX主要依靠電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃三種機(jī)理聯(lián)合作用完成，而MIEX樹脂是由離子交換和吸附來實(shí)現(xiàn)SMX的去除。這不僅與三種鋁鹽混凝劑的鋁形態(tài)分布和溶液pH有關(guān)，還由SMX物質(zhì)本身的性質(zhì)決定。

8、SMX的分子量比較小，在水中呈現(xiàn)可溶解性，不利于混凝技術(shù)對其的去除。根據(jù)SMX在水溶液中呈現(xiàn)陰離子的性質(zhì)，以及分子上具有多種易被吸附的官能團(tuán)，有利于磁性離子交換樹脂去除SMX。HA的存在使MIEX樹脂聯(lián)用強(qiáng)化混凝技術(shù)去除SMX的效率降低。根據(jù)分析可以得知，HA對這兩種單獨(dú)的技術(shù)去除SMX都會(huì)產(chǎn)生影響。在強(qiáng)化混凝技術(shù)中，HA與鋁鹽混凝劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成HA-鋁鹽共聚絡(luò)合物，消耗一部分鋁鹽，使與SMX作用的鋁鹽混凝劑總量減少，降低了SMX