活性炭对水中溴酸盐吸附性能研究

溴酸盐是含有溴离子的原水用臭氧消毒时形成的消毒副产物（DBP），具有一定DNA和染色体水平的遗传毒性，是一种2B级潜在致癌物[1]。GB8537－2008中溴酸盐的质量浓度限值为10滋g/L[2]。调查结果显示，2009年10月GB8537－2008实施前，我国矿泉水存在溴酸盐超标问题[3-6]；张永清等的调查也发现，2008年1月－2009年9月GB8537－2008实施前，来自59家企业的520份矿泉水成品水中，溴酸盐超标率为42.12%；2009年10－2010年9月GB8537－2008实施后，来自46家企业的105份矿泉水成品水中，溴酸盐超标率为18.10%[7]。GB8537－2008的实施使溴酸盐超标现象有所好转，但仍然存在。因此，随着我国瓶（桶）装饮用水产业的迅猛发展，再加上水质复杂，臭氧消毒副产物溴酸盐问题的解决刻不容缓。控制溴酸盐的方法主要有加铁（Fe(II)）、活性炭（GAC）、降低pH、优化臭氧化条件、氯氨工艺、紫外光（UV）辐射和加氨等[8]。目前，由于其种种优越性，因此关于溴酸盐控制的活性炭技术的研究越来越多[9-15]。安东等采用3种活性炭对水体中溴离子和溴酸盐的吸附去除规律进行了考察[16]；张永清等对控制溴酸盐的GAC进行了选型以及溴酸盐去除效果研究[8]。而GAC对于水中溴酸盐的吸附性研究较少。通过静态吸附实验对GAC吸附性能进行研究，可以得出GAC的吸附等温线。由吸附等温线的常数可以推测GAC的吸附容量以及吸附作用力的大小。本研究利用GAC的静态吸附实验，研究GAC对溴酸盐的吸附等温线和吸附速度，为饮用水生产中利用GAC技术解决溴酸盐控制技术难题提供理论依据。超纯水：Br-的质量浓度为0.5滋g/L，Millipore超纯水机制备；GAC：为经GAC选型实验确定的GAC1和GAC2[8]；溴酸钾：分析纯。Millipore超纯水机：Mill-Q；全温振荡器：HZQ-Q；离子色谱仪：ICS1500型，配备ASRS300抑制器、AS19阴离子分析柱、AG19阴离子保护柱和AS40自动进样器。首先向超纯水中添加溴酸盐标准溶液，从而配张永清1,2，吴清平1，张菊梅1，杨秀华1（1.广东省微生物研究所，广东省菌种保藏与应用重点实验室，广东省微生物应用新技术公共实验室，省部共建华南应用微生物国家重点实验室，广东广州510070；2.许昌学院食品与生物工程学院，河南许昌461000）为控制水中消毒副产物溴酸盐，对添加溴酸盐的水进行静态吸附实验，研究活性炭（GAC）对溴酸盐的吸附性能。结果表明，2种GAC对溴酸盐的吸附规律符合Freundlich吸附等温线。25℃条件下，对于GAC1，当水中初始BrO3-的质量浓度＞50滋g/L时，0.25h达到吸附平衡，溴酸盐去除率在88.72%～97.87%；当初始BrO3-的质量浓度＜50滋g/L时，24h达到吸附平衡，溴酸盐去除率在22.54%～97.97%。对于GAC2，1h左右基本达到吸附平衡，溴酸盐去除率在48.41%～71.78%。溴酸盐；饮用水；活性炭；吸附等温线；去除率TQ424；TU991.27A1000-3770(2014)06-0036-003收稿日期：2013-10-30基金项目：国家科技型中小企业技术创新基金（11C26244405503）作者简介：张永清（1975－），女，博士，从事食品安全监测与控制的研究；联系电话：15539752700；电子邮件：zyq336@163.com联系作者：吴清平；电子邮件：wuqp203@163.com第40卷第6期2014年6月Vol.40No.6Jun.,201436网络出版时间：2014-06-2309:33网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1127.P.20140623.0933.008.html图2GAC1对溴酸盐的吸附Fig.2ReductionofbromatebyGAC101020304050607080020406080100120020406080100t/hR/%24.6049.6573.72100.1R籽(BrO3-)/(滋g·L-1)籽e制不同溴酸盐含量的超纯水溶液作为原溶液，待用。其次将烘干至恒量的炭样GAC1和GAC2于粉碎机里充分粉碎后，过筛孔75滋m筛，量取0.3mg装入250mL碘量瓶。最后量取配制好的溴酸盐超纯水原溶液200mL分别加入装有活性炭的碘量瓶，放入全温振荡器中振荡24h（温度分别为(25依1)℃和(35依1)℃；振荡频率：180r/min），取样，用0.22滋m滤膜过滤，将滤后水溶液进行溴酸盐含量分析。做活性炭吸附等温线。吸附容量q计算公式为：q=V(籽0-籽e)/m。式中，V为水样体积，籽0和籽e分别为Br