肖倩倩　牛明星　呂藥?kù)`　王致遠(yuǎn)　李恭霞

[摘要]：常規(guī)處理工藝對(duì)CIP突發(fā)污染去除能力有限，去除率最高為29.5%。粉末活性炭吸附對(duì)CIP有很好的去除效果，當(dāng)投加量相同時(shí)，隨著CIP初始濃度的增加，粉末活性炭的吸附容量逐漸增大；當(dāng)CIP濃度較高時(shí)，需要增加粉末活性炭的投加量才能明顯提高CIP的去除率。

關(guān)鍵詞：粉末活性炭；氟喹諾酮類抗生素（CIP）；去除影響因素

西氿湖是氿濱水廠的備用水源，為水廠的正常供水發(fā)揮著重要作用。西氿湖是天然湖泊，也是重要航道，其上游有很多化工制藥廠，極易發(fā)生諸如化工產(chǎn)品、抗生素、有毒有害藥劑等突發(fā)污染事件。西氿水在監(jiān)測(cè)期間，氟喹諾酮類抗生素（尤其是環(huán)丙沙星和諾氟沙星）有檢出，西氿水抗生素污染情況見(jiàn)表1。由表1可知，與其他抗生素相比，在有些月份，水體氟喹諾酮類抗生素環(huán)丙沙星（CIP）濃度很高，有時(shí)甚至達(dá)到微克級(jí)別。

氟喹諾酮類抗生素（FQs）應(yīng)用廣泛，抗菌性強(qiáng)，組織濃度高，過(guò)敏率低，吸收性好，半衰期長(zhǎng)，價(jià)格合理，常用于治療皮膚及軟組織感染、腸道感染等細(xì)菌感染性疾病。至2004年FQs 銷(xiāo)售量遙遙領(lǐng)先于其他抗菌性藥物，躋身于前三位。FQs主要包括環(huán)丙沙星（CIP）、諾氟沙星（NOR）、氧氟沙星（OFL）、恩諾沙星（ENR）等。其中CIP是應(yīng)用較為廣泛的FQs，其基本信息見(jiàn)表2。

FQs過(guò)度使用出現(xiàn)的不良反應(yīng)（ADR），引起了廣泛關(guān)注。FQs對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）有很大的毒性，輕者引起頭痛、失眠等問(wèn)題，重者可致癲癇、驚厥死亡等[1]。Domagala等人[2]研究表明FQs對(duì)CNS的興奮刺激與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，側(cè)鏈的取代基可明顯干擾GABA與其受體結(jié)合。Domagala等人[2]也發(fā)現(xiàn)司帕沙星能引起人心電圖的改變，這可能與其抑制hERG鉀通道有關(guān)。

目前對(duì)于FQs的去除方法有生物法[3]、物理法[4，5]、化學(xué)法[6]等。生物處理主要包括A/O， A/A/O等。物理法主要是吸附和膜分離?；瘜W(xué)法主要是通過(guò)氧化劑本身或其產(chǎn)生的羥基自由基等強(qiáng)氧化劑，氧化降解污染物，從而達(dá)到除污的目的。其中，粉末活性炭由于其良好的吸附性能而受到廣泛關(guān)注，多項(xiàng)研究表明其能有效應(yīng)對(duì)各類突發(fā)污染問(wèn)題，是保障飲用水安全的重要手段之一。

對(duì)宜興市西氿湖水長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，環(huán)丙沙星多數(shù)時(shí)候含量低，但在冬季的某些月份較高，最高可達(dá)1.15 μg/L。西氿湖上游沿岸有很多制藥廠，湖水易受到抗生素污染的威脅。常規(guī)處理工藝對(duì)此的去除效果十分有限，水源一旦突發(fā)污染，需要啟用應(yīng)急處理技術(shù)，保證在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供水或不間斷供水。因此，在水源突發(fā)污染事件之前，針對(duì)極有可能的突發(fā)性污染物，研究相應(yīng)的應(yīng)急處理技術(shù)，作為突發(fā)污染技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)于保障居民飲用水水質(zhì)安全具有重要的意義。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)用水

氿濱水廠備用水源西氿水

粉末活性炭：由木質(zhì)粉末活性炭制取并配制成 10 g/L粉末活性炭溶液備用。

試驗(yàn)裝置主要參數(shù)：進(jìn)水流量為1000 L/h，具體參數(shù)見(jiàn)表3。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)中試試驗(yàn)進(jìn)行常規(guī)工藝和粉末活性炭工藝對(duì)CIP突發(fā)污染去除效果研究。

研究常規(guī)工藝對(duì)CIP去除效果，并分別研究初始污染物濃度和粉末活性炭投加量對(duì)西氿湖突發(fā)氟喹諾酮類抗生素（CIP）污染去除研究的影響。

1.2.2分析方法

2結(jié)果與討論

2.1常規(guī)工藝對(duì)環(huán)丙沙星突發(fā)污染的去除效果

水廠常規(guī)處理工藝設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到對(duì)突發(fā)污染的處理效果，因而對(duì)于可能突發(fā)的污染事件，研究常規(guī)工藝對(duì)污染物的去除能力可以為應(yīng)急處理提供技術(shù)指導(dǎo)。本試驗(yàn)用水為西氿水，通過(guò)向原水中加入CIP標(biāo)準(zhǔn)溶液，模擬CIP突發(fā)污染。

試驗(yàn)中混凝劑聚合氯化鋁的投加量為60 mg/L，CIP的初始濃度為2 mg/L， 4 mg/L， 6 mg/L， 8 mg/L， 10 mg/L，測(cè)定各工況砂濾出水中CIP濃度，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨著CIP、NOR初始濃度的提高，常規(guī)混凝沉淀工藝對(duì)CIP的去除率逐漸降低，最高只有29.5 %。常規(guī)處理工藝應(yīng)對(duì)CIP突發(fā)污染的能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要與其他措施聯(lián)合使用以保證飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

2.2粉末活性炭去除CIP突發(fā)污染研究

（1）初始CIP濃度對(duì)吸附的影響

粉末活性炭對(duì)于CIP有良好的去除效果。在同一批次粉末活性炭投加量的條件下，CIP初始濃度越高，粉末活性炭吸附位點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)越大，CIP剩余濃度越高，其去除率反而下降。

（2）粉炭投加量對(duì)吸附的影響

在CIP初始濃度為3 ～15 mg/L的范圍內(nèi)，粉末活性炭是影響CIP去除率的限制因素。CIP初始濃度一定時(shí)，粉末活性炭投加量增加，吸附CIP的有效位點(diǎn)也隨之增加，CIP的去除率也隨之提高。

3結(jié)論與討論

1.常規(guī)處理工藝對(duì)CIP突發(fā)污染去除能力有限，去除率最高為29.5 %。突發(fā)污染時(shí)，需要與其他措施聯(lián)合作用以保證飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

2. 粉末活性炭吸附對(duì)CIP有很好的去除效果。當(dāng)投加量相同時(shí)，隨著CIP初始濃度的增加，粉末活性炭的吸附容量增大；當(dāng)CIP和NOR濃度較高時(shí)，需要增加粉末活性炭的投加量才能明顯提高CIP和NOR的去除率。

作者簡(jiǎn)介*：肖倩倩（1991- ），河南鄭州人，女，碩士研究生，主要從事污泥資源化利用研究 s

參考文獻(xiàn)

1. Lipsky， B.A. and C.A. Baker， Fluoroquinolone toxicity profiles： A review focusing on newer agents. Clinical Infectious Diseases， 1999. 28（2）： p. 352-364.

2. Domagala， J.M.， STRUCTURE-ACTIVITY AND STRUCTURE-SIDE-EFFECT RELATIONSHIPS FOR THE QUINOLONE ANTIBACTERIALS （VOL 33， PG 685， 1994）. Journal Of Antimicrobial Chemotherapy， 1994. 34（5）： p. 851-851.

3. Radjenovi?， J.， M. Petrovi?， and D. Barceló， Fate and distribution of pharmaceuticals in wastewater and sewage sludge of the conventional activated sludge （CAS） and advanced membrane bioreactor （MBR） treatment. Water research， 2009. 43（3）： p. 831-841.

4. Ahmed， M.J. and S.K. Theydan， Fluoroquinolones antibiotics adsorption onto microporous activated carbon from lignocellulosic biomass by microwave pyrolysis. Journal Of the Taiwan Institute Of Chemical Engineers， 2014. 45（1）： p. 219-226.

5. Koyuncu， I.， et al.， Removal of hormones and antibiotics by nanofiltration membranes. Journal of membrane science， 2008. 309（1）： p. 94-101.

6. 袁芳， 胡春， and 李禮， UV/H_2O_2工藝降解環(huán)丙沙星的研究. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)， 2011（09）： p. 1968-1972.

7. El Nemr， A.， et al.， Treatment of wastewater containing toxic chromium using new activated carbon developed from date palm seed. Journal Of Hazardous Materials， 2008. 152（1）： p. 263-275.

8. Kumar， A.， B. Prasad， and I.M. Mishra， Isotherm and kinetics study for acrylic acid removal using powdered activated carbon. Journal Of Hazardous Materials， 2010. 176（1-3）： p. 774-783.

9. Kumar， A.， B. Prasad， and I.M. Mishra， Adsorptive removal of acrylonitrile by commercial grade activated carbon： Kinetics， equilibrium and thermodynamics. Journal Of Hazardous Materials， 2008. 152（2）： p. 589-600.

10. Crini， G.， et al.， Removal of CI Basic Green 4 （Malachite Green） from aqueous solutions by adsorption using cyclodextrin-based adsorbent： Kinetic and equilibrium studies. Separation and Purification Technology， 2007. 53（1）： p. 97-110.