粉末活性炭对西氿湖突发氟喹诺酮类抗生素（CIP）污染去除研究

肖倩倩　牛明星　吕药灵　王致远　李恭霞

[摘要]：常规处理工艺对CIP突发污染去除能力有限，去除率最高为29.5%。粉末活性炭吸附对CIP有很好的去除效果，当投加量相同时，随着CIP初始浓度的增加，粉末活性炭的吸附容量逐渐增大；当CIP浓度较高时，需要增加粉末活性炭的投加量才能明显提高CIP的去除率。

关键词：粉末活性炭；氟喹诺酮类抗生素（CIP）；去除影响因素

西氿湖是氿滨水厂的备用水源，为水厂的正常供水发挥着重要作用。西氿湖是天然湖泊，也是重要航道，其上游有很多化工制药厂，极易发生诸如化工产品、抗生素、有毒有害药剂等突发污染事件。西氿水在监测期间，氟喹诺酮类抗生素（尤其是环丙沙星和诺氟沙星）有检出，西氿水抗生素污染情况见表1。由表1可知，与其他抗生素相比，在有些月份，水体氟喹诺酮类抗生素环丙沙星（CIP）浓度很高，有时甚至达到微克级别。

氟喹诺酮类抗生素（FQs）应用广泛，抗菌性强，组织浓度高，过敏率低，吸收性好，半衰期长，价格合理，常用于治疗皮肤及软组织感染、肠道感染等细菌感染性疾病。至2004年FQs 销售量遥遥领先于其他抗菌性药物，跻身于前三位。FQs主要包括环丙沙星（CIP）、诺氟沙星（NOR）、氧氟沙星（OFL）、恩诺沙星（ENR）等。其中CIP是应用较为广泛的FQs，其基本信息见表2。

FQs过度使用出现的不良反应（ADR），引起了广泛关注。FQs对神经系统（CNS）有很大的毒性，轻者引起头痛、失眠等问题，重者可致癫痫、惊厥死亡等[1]。Domagala等人[2]研究表明FQs对CNS的兴奋刺激与其化学结构有关，侧链的取代基可明显干扰GABA与其受体结合。Domagala等人[2]也发现司帕沙星能引起人心电图的改变，这可能与其抑制hERG钾通道有关。

目前对于FQs的去除方法有生物法[3]、物理法[4，5]、化学法[6]等。生物处理主要包括A/O， A/A/O等。物理法主要是吸附和膜分离。化学法主要是通过氧化剂本身或其产生的羟基自由基等强氧化剂，氧化降解污染物，从而达到除污的目的。其中，粉末活性炭由于其良好的吸附性能而受到广泛关注，多项研究表明其能有效应对各类突发污染问题，是保障饮用水安全的重要手段之一。

对宜兴市西氿湖水长期监测发现，环丙沙星多数时候含量低，但在冬季的某些月份较高，最高可达1.15 μg/L。西氿湖上游沿岸有很多制药厂，湖水易受到抗生素污染的威胁。常规处理工艺对此的去除效果十分有限，水源一旦突发污染，需要启用应急处理技术，保证在最短的时间内恢复供水或不间断供水。因此，在水源突发污染事件之前，针对极有可能的突发性污染物，研究相应的应急处理技术，作为突发污染技术储备，对于保障居民饮用水水质安全具有重要的意义。

1材料与方法

1.1实验材料

试验用水

氿滨水厂备用水源西氿水

粉末活性炭：由木质粉末活性炭制取并配制成 10 g/L粉末活性炭溶液备用。

试验装置主要参数：进水流量为1000 L/h，具体参数见表3。

1.2方法

1.2.1试验设计

通过中试试验进行常规工艺和粉末活性炭工艺对CIP突发污染去除效果研究。

研究常规工艺对CIP去除效果，并分别研究初始污染物浓度和粉末活性炭投加量对西氿湖突发氟喹诺酮类抗生素（CIP）污染去除研究的影响。

1.2.2分析方法

2结果与讨论

2.1常规工艺对环丙沙星突发污染的去除效果

水厂常规处理工艺设计时并未考虑到对突发污染的处理效果，因而对于可能突发的污染事件，研究常规工艺对污染物的去除能力可以为应急处理提供技术指导。本试验用水为西氿水，通过向原水中加入CIP标准溶液，模拟CIP突发污染。

试验中混凝剂聚合氯化铝的投加量为60 mg/L，CIP的初始浓度为2 mg/L， 4 mg/L， 6 mg/L， 8 mg/L， 10 mg/L，测定各工况砂滤出水中CIP浓度，结果见图1。

由图1可知，随着CIP、NOR初始浓度的提高，常规混凝沉淀工艺对CIP的去除率逐渐降低，最高只有29.5 %。常规处理工艺应对CIP突发污染的能力是远远不够的，需要與其他措施联合使用以保证饮用水水质达标。

2.2粉末活性炭去除CIP突发污染研究

（1）初始CIP浓度对吸附的影响

粉末活性炭对于CIP有良好的去除效果。在同一批次粉末活性炭投加量的条件下，CIP初始浓度越高，粉末活性炭吸附位点的竞争越大，CIP剩余浓度越高，其去除率反而下降。

（2）粉炭投加量对吸附的影响

在CIP初始浓度为3 ～15 mg/L的范围内，粉末活性炭是影响CIP去除率的限制因素。CIP初始浓度一定时，粉末活性炭投加量增加，吸附CIP的有效位点也随之增加，CIP的去除率也随之提高。

3结论与讨论

1.常规处理工艺对CIP突发污染去除能力有限，去除率最高为29.5 %。突发污染时，需要与其他措施联合作用以保证饮用水水质达标。

2. 粉末活性炭吸附对CIP有很好的去除效果。当投加量相同时，随着CIP初始浓度的增加，粉末活性炭的吸附容量增大；当CIP和NOR浓度较高时，需要增加粉末活性炭的投加量才能明显提高CIP和NOR的去除率。

作者简介*：肖倩倩（1991- ），河南郑州人，女，硕士研究生，主要从事污泥资源化利用研究 s

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