曾 微 王 強(qiáng)# 羅 萌

(1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716；2.重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716)

原水中痕量有機(jī)碳的大孔樹(shù)脂—活性炭深度凈化研究*

曾 微1,2王 強(qiáng)1,2#羅 萌1,2

(1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716；2.重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716)

很多消毒副產(chǎn)物(DBPs)對(duì)人類健康具有危害，采用大孔樹(shù)脂固定床工藝和活性炭批處理聯(lián)合處理方法，研究了對(duì)原水低濃度水溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)的去除效果，以期降低飲用水中的DBPs濃度。結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)采用4種大孔樹(shù)脂處理原水，DAX-8和ADX-4對(duì)于水中總有機(jī)碳(TOC)去除率較高，最佳流速條件下，DAX-8、ADX-4對(duì)TOC去除率分別為23.67%、22.36%；單獨(dú)采用6種活性炭處理原水，原水中TOC去除率隨著活性炭投加量的增加而增加，當(dāng)投加量為320 mg/L時(shí)，6種活性炭(GAC1、GAC2、GAC3、GAC4、GAC5、GAC6)對(duì)TOC的去除率分別為53.67%、63.24%、63.35%、61.24%、65.63%、56.80%；其中GAC5 的TOC去除率更佳。DAX-8+GAC5聯(lián)合處理與ADX-4+GAC5聯(lián)合處理原水的TOC總?cè)コ矢?，前者略低于后者，最大總?cè)コ史謩e達(dá)到78.34%、82.65%；但 DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的比紫外吸收值卻低于ADX-4+GAC5聯(lián)合處理，表明DAX-8對(duì)原水DOM中疏水性有機(jī)質(zhì)的去除能力更強(qiáng)；DAX-8、ADX-4、GAC5經(jīng)過(guò)3次再生，對(duì)于原水TOC的去除效率依然可以達(dá)到初次使用效率的80%以上，表明兩種大孔樹(shù)脂和GAC5一定程度上可以重復(fù)利用。

大孔樹(shù)脂 活性炭 聯(lián)合處理 原水 有機(jī)碳 去除

水溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)中的一類重要的、活躍的化學(xué)組分，不僅能影響環(huán)境的酸堿特性、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效性、水生生態(tài)系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化、污染物質(zhì)的毒性及其遷移特性，而且對(duì)土壤中碳、氮、磷的生物地球化學(xué)循環(huán)以及對(duì)成土過(guò)程都有重要作用，飲用水處理中原水經(jīng)消毒處理后副產(chǎn)物生成量基本與原水中DOM成比例[1-2]。水體中的DOM是飲用水消毒副產(chǎn)物(DBPs)的重要來(lái)源，通常水中總有機(jī)碳(TOC)越高，越容易產(chǎn)生三鹵甲烷(THMs)、鹵代乙酸(HAAs)、鹵代乙腈及其他DBPs[3-5]；這些DBPs已被證實(shí)具有致畸性、致突變性、致癌性、神經(jīng)毒性等，對(duì)人體具有嚴(yán)重的危害[6-8]。因而如何有效去除或降低飲用水中DBPs濃度，是目前環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域面臨的艱巨任務(wù)之一。

控制DBPs包括采用替代消毒劑、去除消毒過(guò)程中已產(chǎn)生的DBPs以及去除DBPs的前體物質(zhì)3種途徑。目前的研究結(jié)果證實(shí)前兩種的效果、成本均不理想，而去除DBPs的前體物質(zhì)是前景較好并相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)的一種途徑。目前，去除前體物質(zhì)的方法有化學(xué)氧化、混凝、生物預(yù)處理、活性炭吸附及O3/活性炭聯(lián)合處理、O3/生物陶粒預(yù)處理、生物預(yù)處理/活性炭吸附、活性炭/納濾(NF)、磁性離子交換樹(shù)脂組合工藝等[9-13],[14]2283,[15-16],[17]707,[18]，部分工藝取得了較好的處理效果，但處理對(duì)象大都是有機(jī)物含量相對(duì)較高的廢水或輕微污染的水體，而對(duì)于有機(jī)物含量較低的原水則研究較少。

原水是飲用水的直接來(lái)源，其DBPs前體物質(zhì)的去除對(duì)飲用水質(zhì)量及安全具有現(xiàn)實(shí)意義。研究表明大孔樹(shù)脂不僅理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑，而且不受無(wú)機(jī)鹽類等的影響，在離子交換吸附過(guò)程中交換速度較快、工作效率高、應(yīng)用比較廣泛，如朱毅等[19]采用大孔樹(shù)脂GDX-120提取分離了長(zhǎng)江、嘉陵江 (重慶段)原水有機(jī)提取物的類雌激素；根據(jù)大孔樹(shù)脂極性強(qiáng)弱可以選擇性地分離不同極性的分子，其中非極性大孔樹(shù)脂是理想的弱極性和非極性有機(jī)物的分離材料。而活性炭是一種孔徑小、表面積較大的材料，能通過(guò)物理吸附、化學(xué)吸附去除水中銀、鎘、汞、鉛等重金屬離子和酚、苯、氯、農(nóng)藥、洗滌劑、THMs等部分有機(jī)物，如黃流雅等[20]考察了7 種活性炭對(duì)水樣中三氯乙烯(TCE)的去除效果；活性炭吸附法廣泛用于給水處理及廢水二級(jí)處理出水的深度處理。相比較而言，活性炭對(duì)有機(jī)物吸附的選擇性不高，是一類廣譜性質(zhì)的水處理劑。將非極性大孔樹(shù)脂與活性炭聯(lián)用，前者可選擇性地去除水中非極性有機(jī)物，提高后續(xù)活性炭處理流程中對(duì)難去除有機(jī)物的吸附能力，從而最大程度地發(fā)揮兩類吸附劑的優(yōu)點(diǎn)，更有效地去除原水中低濃度的DBPs前體物質(zhì)。本研究分別采用4種典型大孔樹(shù)脂固定床工藝和6種活性炭批處理聯(lián)合處理新方法處理低濃度有機(jī)物原水，旨在探尋一種新的原水低濃度有機(jī)物去除方法，為降低原水中DBPs前體物質(zhì)濃度及水處理提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料、儀器設(shè)備及試劑

1.1.1 原水水質(zhì)

試驗(yàn)原水由美國(guó)密蘇里林肯大學(xué)提供，采自美國(guó)密蘇里河，原水水質(zhì)參數(shù)如表1所示。

1.1.2 儀器設(shè)備及試劑

主要儀器：總有機(jī)碳分析儀 (TOC-VCSH，日本島津公司)；紫外分光光度計(jì)(HACH DR6000，美國(guó)哈希公司)；比表面積分析儀(AUTOSORB-1，美國(guó)Quantachrome 公司)。

4種典型大孔樹(shù)脂：非極性大孔聚苯乙烯樹(shù)脂DAX-8(SupeliteTM，美國(guó)Sigma 公司)、ADX-4(Amberlite?，美國(guó)Sigma 公司)；極性大孔強(qiáng)堿丙烯酸樹(shù)脂IRA-958(Cl)(Amberlite?，美國(guó)Alfa Aesar公司)；非極性苯乙烯樹(shù)脂IRN-77(Amberlite?，美國(guó)Alfa Aesar公司)。

6種活性炭基本性質(zhì)及來(lái)源參見(jiàn)表2，活性炭分別用0.1 mol/L鹽酸、去離子水洗凈，105 ℃烘干備用。4種大孔樹(shù)脂先用甲醇洗滌，然后依次用0.1 mol/L鹽酸、0.1 mol/L氫氧化鈉、去離子水洗凈，80 ℃烘干備用?；钚蕴勘缺砻娣e為N2吸附法測(cè)定的BET表面積，碘吸附值采用《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法 碘吸附值》(GB /T 12496.7—90)規(guī)定的方法測(cè)定。

表1 試驗(yàn)原水水質(zhì)參數(shù)1)

注：1)UV254表示波長(zhǎng)254 nm下的紫外吸收值；UV280表示波長(zhǎng)280 nm下的紫外吸收值；SUVA表示比紫外吸收值，其中SUVA254為 UV254與TOC質(zhì)量濃度的比值，SUVA280為 UV280與TOC質(zhì)量濃度的比值。

表2 6種活性炭來(lái)源和基本性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理對(duì)原水TOC去除率的影響

大孔樹(shù)脂單獨(dú)對(duì)原水的處理采用固定床工藝。將經(jīng)預(yù)處理的DAX-8、ADX-4、IRA-958(Cl)、IRN-77 4種大孔樹(shù)脂分別裝入玻璃交換柱，玻璃柱高400 mm，直徑20 mm，樹(shù)脂層厚度為30 mm，交換柱內(nèi)設(shè)有上脫脂棉和下脫脂棉來(lái)保證整個(gè)離子交換過(guò)程中樹(shù)脂層穩(wěn)定。美國(guó)密蘇里河原水先后經(jīng)1.20、0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾，濾液分別以5.0、4.0、3.0、2.0、1.0 mL/min的流速流過(guò)各玻璃交換柱，收集流出液，經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾，濾液進(jìn)行紫外光譜掃描(掃描波長(zhǎng)190～400 nm)，并測(cè)定TOC濃度，研究大孔樹(shù)脂種類及流速對(duì)原水TOC去除率的影響，確定最佳大孔樹(shù)脂及原水通過(guò)樹(shù)脂交換柱的最佳流速。以原水作對(duì)照(CK)。

1.2.2 活性炭單獨(dú)處理對(duì)原水TOC去除率的影響

采用靜態(tài)搖床批處理方法進(jìn)行試驗(yàn)，在系列錐形瓶中分別加入200 mL經(jīng)微孔濾膜過(guò)濾的水樣，分別加入6種經(jīng)預(yù)處理的活性炭，使錐形瓶中活性炭投加量分別為10、20、40、80、160、320 mg/L，室溫條件下200 r/min振蕩24 h，0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾，濾液進(jìn)行紫外光譜掃描，并測(cè)定TOC濃度。以原水作為CK，篩選最佳的活性炭種類。

1.2.3 大孔樹(shù)脂和活性炭聯(lián)合處理

按照1.2.1節(jié)結(jié)果篩選TOC去除效率較高的兩種大孔樹(shù)脂(ADX-4、DAX-8)及原水通過(guò)樹(shù)脂交換柱最佳流速，按照1.2.2節(jié)結(jié)果篩選TOC去除效率最佳的活性炭(GAC5)。首先經(jīng)微孔濾膜過(guò)濾的水樣以最佳流速分別通過(guò)上述兩種樹(shù)脂交換柱，各取濾液200 mL于系列錐形瓶中，分別加入不同濃度的經(jīng)預(yù)處理的GAC5，使錐形瓶中GAC5投加量分別為10、20、40、80、160、320 mg/L，室溫條件下200 r/min振蕩24 h，0.45 μm的微孔濾膜過(guò)濾，過(guò)濾水樣進(jìn)行紫外光譜掃描，并測(cè)定TOC濃度。

1.2.4 大孔樹(shù)脂、活性炭再生重復(fù)利用性能研究

GAC5采用工業(yè)上最成熟的活性炭再生方法——“加熱再生法”進(jìn)行再生，具體再生方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[21]；DAX-8和ADX-4大孔樹(shù)脂再生采用95%(體積分?jǐn)?shù))乙醇正洗脫，然后分別用2%～4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鹽酸和氫氧化鈉稀溶液浸泡，純水沖洗直到pH中性。利用再生的GAC5、DAX-8、ADX-4按照1.2.1節(jié)至1.2.3節(jié)的方法研究3次再生對(duì)原水TOC去除效率的影響。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目與方法

紫外光譜掃描采用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定；TOC 采用總有機(jī)碳分析儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2節(jié)所有試驗(yàn)及1.3節(jié)檢測(cè)項(xiàng)目均平行兩次，取平均值作為結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理對(duì)原水TOC去除率和紫外吸光度的影響

圖1 原水流速對(duì)4種大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理原水TOC去除率的影響Fig.1 Effect of velocity of raw water on the removal rates of TOC in raw water after four macroporous resin single treatment

圖1顯示了不同流速條件下4種大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理，對(duì)原水TOC去除率的影響。由圖1可以看出，原水通過(guò)大孔樹(shù)脂IRA-958(Cl)交換微孔濾膜過(guò)濾后，原水中TOC的去除率為負(fù)值，其主要原因是部分IRA-958(Cl)溶解在水中，不僅影響了流速，同時(shí)變相增加了水中的TOC，使測(cè)定結(jié)果偏高，因而IRA-958(Cl)不適于該原水的處理。不同流速條件下，DAX-8、ADX-4、IRN-77這3種大孔樹(shù)脂對(duì)原水中TOC的去除率均為正值，而且隨著流速的降低，TOC去除率大體增加；當(dāng)流速為3.0～5.0 mL/min時(shí)，隨著流速降低，去除率增幅相對(duì)較大，但當(dāng)流速低于3.0 mL/min時(shí)，隨著流速降低，去除率增幅較小。相同流速條件下，DAX-8對(duì)TOC的去除率最高，其次為ADX-4，而IRN-77最低。

圖2為不同流速下，DAX-8 、ADX-4兩種大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理原水時(shí)紫外吸收光譜掃描曲線。由圖2可以看出，DAX-8單獨(dú)處理原水時(shí)的紫外吸光度變化與ADX-4類似，隨著原水通過(guò)交換柱流速的降低，紫外吸光度大體降低，當(dāng)流速為3.0～5.0 mL/min時(shí)，隨著流速降低，紫外吸光度降幅較大，但當(dāng)流速低于3.0 mL/min時(shí)，隨著流速降低，紫外吸光度降幅較小。紫外吸光度的降低，與原水中有機(jī)質(zhì)的減少有關(guān)，隨著原水通過(guò)交換柱，部分有機(jī)質(zhì)被兩種大孔樹(shù)脂吸附，有機(jī)官能團(tuán)數(shù)量減少，導(dǎo)致紫外吸光度降低；而當(dāng)流速減慢，原水與大孔樹(shù)脂接觸的時(shí)間更加充分，更多的有機(jī)分子被大孔樹(shù)脂吸附，因而去除率增加，紫外吸光度降低；但是當(dāng)流速繼續(xù)降低，大孔樹(shù)脂裸露的吸附位比例逐漸減少，盡管去除率和吸光度會(huì)進(jìn)一步變化，但變化幅度將降低。因而，綜合考慮去除率和時(shí)間效率，確定兩種大孔樹(shù)脂交換柱最佳流速為3.0 mL/min。最佳流速條件下，DAX-8、ADX-4對(duì)TOC去除率分別為23.67%、22.36%(見(jiàn)圖1)。DAX-8、ADX-4是兩種非極性大孔樹(shù)脂，均能較好地吸附有機(jī)質(zhì)。根據(jù)DAX-8、ADX-4分子結(jié)構(gòu)及其極性，前者主要吸附強(qiáng)疏水部分有機(jī)質(zhì)，包括疏水堿性組分(HOB)、疏水酸性組分(HOA)和疏水中性組分(HON)，ADX-4主要吸附弱疏水有機(jī)質(zhì)[22-23]。

圖2 DAX-8、ADX-4大孔樹(shù)脂單獨(dú)處理原水的紫外吸收光譜掃描曲線Fig.2 The UV scanning spectrum curves of the raw water after DAX-8 and ADX-4 macroporous resin single treatment

2.2 活性炭單獨(dú)處理對(duì)原水TOC去除率和紫外吸光度的影響

圖3顯示了6個(gè)投加量梯度下6種活性炭單獨(dú)處理原水，對(duì)原水TOC去除率的影響。由圖3可以看出，隨著活性炭投加量的增加，6種活性炭對(duì)原水中TOC去除率增加，其中當(dāng)投加量低于80 mg/L時(shí)，去除率隨投加量增幅較大；而當(dāng)投加量高于80 mg/L后，去除率隨投加量增幅較小；當(dāng)投加量增加到320 mg/L時(shí)，6種活性炭(GAC1、GAC2、GAC3、GAC4、GAC5、GAC6)對(duì)TOC的去除率分別為53.67%、63.24%、63.35%、61.24%、65.63%、56.80%。整體上TOC去除率最佳的是GAC5，其次是GAC3、GAC2和GAC4，而GAC1最差。其中GAC2、GAC3、GAC4 和GAC5是粉末狀活性炭， 而GAC1和GAC6是粒徑為20～40目的顆粒狀活性炭，比表面積和碘吸附值大致低于其余4種活性炭(見(jiàn)表2)。碘吸附值是反映吸附劑微孔發(fā)達(dá)程度的指標(biāo)之一，活性炭的吸附性能與其比表面積、微孔發(fā)達(dá)程度等密切相關(guān)[24]1397。GAC5去除能力最強(qiáng)，其比表面積和碘吸附值均為6種活性炭中最高。

圖3 活性炭投加量對(duì)6種活性炭單獨(dú)處理原水TOC去除率的影響Fig.3 Effect of dosage of activated carbon on the removal rates of TOC in raw water after activated carbon single treatment

圖4為不同投加量下的GAC5單獨(dú)處理原水時(shí)的紫外吸收光譜掃描曲線。由圖4可以看出，隨著GAC5投加量的增加，紫外吸光度降低。其他5種活性炭的紫外吸光度變化與GAC5類似。陳超等[25]92研究表明活性炭單獨(dú)處理水樣，能夠在一定程度上去除水中的有機(jī)物，與本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖4 GAC5單獨(dú)處理原水的紫外吸收光譜掃描曲線Fig.4 The UV scanning spectrum curves of the raw water after GAC5 single treatment

2.3 大孔樹(shù)脂和活性炭聯(lián)合處理對(duì)原水TOC去除率的影響

圖5顯示了原水以最佳流速通過(guò)DAX-8、ADX-4兩種大孔樹(shù)脂交換柱后，再用GAC5處理，對(duì)原水TOC的總?cè)コ?。?duì)比可以發(fā)現(xiàn)，整體的趨勢(shì)是DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的TOC總?cè)コ事缘陀贏DX-4+GAC5聯(lián)合處理總?cè)コ?；?dāng)GAC5投加量為320 mg/L時(shí)，DAX-8+GAC5、ADX-4+GAC5總?cè)コ史謩e達(dá)到78.34%、82.65%，相較單獨(dú)的GAC5處理和單獨(dú)的大孔樹(shù)脂處理最優(yōu)條件，去除率分別提高了12.71、17.02百分點(diǎn)與54.67、60.29百分點(diǎn)。因而聯(lián)合處理效率較高，這對(duì)于低濃度原水TOC的去除而言是可觀的。

圖5 DAX-8+GAC5、ADX-4+GAC5聯(lián)合處理原水TOC總?cè)コ蕦?duì)比Fig.5 Contrast of TOC total removal rates of DAX-8+GAC5 combined treatment with those of ADX-4+GAC5 combined treatment of raw water

圖6為ADX-4+GAC5聯(lián)合處理原水的紫外吸收光譜掃描曲線。由圖6可以看出，與CK相比，經(jīng)過(guò)ADX-4單獨(dú)處理或聯(lián)合處理后，水樣紫外吸光度降低，而且隨著GAC5投加量的增加，紫外吸光度降低。DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的結(jié)果與此相似。

圖6 ADX-4+GAC5聯(lián)合處理原水的紫外吸收光譜掃描曲線Fig.6 The UV scanning spectrum curves of the raw water after ADX-4+GAC5 combined treatment

為了深入探討兩種大孔樹(shù)脂和活性炭處理對(duì)原水DOM的影響，表3至表5列出了DAX-8+ GAC5聯(lián)合處理、ADX-4+GAC5聯(lián)合處理以及GAC5單獨(dú)處理的TOC濃度和UV254、UV280以及SUVA254和SUVA280等紫外吸收光譜參數(shù)。SUVA被用于表征DOM的腐殖化程度、芳香化程度及結(jié)構(gòu)，SUVA數(shù)值與水體中芳香族有機(jī)物和不飽和有機(jī)物含量具有很強(qiáng)的相關(guān)性，是評(píng)價(jià)水中有機(jī)物性質(zhì)的重要指標(biāo)，SUVA 值較高時(shí)，表示水中含有較多的疏水性化合物[24]1395。

與CK相比，經(jīng)過(guò)DAX-8單獨(dú)處理或DAX-8+GAC5聯(lián)合處理后，UV254、UV280以及TOC均降低，而且隨著GAC5投加量的增加，UV254、UV280以及TOC逐漸降低；SUVA254和SUVA280呈現(xiàn)類似的變化規(guī)律，表明DAX-8和GAC5均能去除原水DOM中芳香性有機(jī)碳或含共軛不飽和雙鍵有機(jī)物，使其SUVA降低。

表3 DAX-8+GAC5聯(lián)合處理原水的TOC濃度和紫外吸收光譜參數(shù)

表4 ADX-4+GAC5聯(lián)合處理原水的TOC濃度和紫外吸收光譜參數(shù)

表5 GAC5單獨(dú)處理原水的TOC濃度和紫外吸收光譜參數(shù)

進(jìn)一步比較表3和表5可以發(fā)現(xiàn)，DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的紫外吸收光譜參數(shù)均低于相應(yīng)的GAC5單獨(dú)處理的水樣，表明DAX-8大孔樹(shù)脂對(duì)原水DOM的去除有一定貢獻(xiàn)，與2.1節(jié)闡述的DAX-8能夠有效去除原水中部分強(qiáng)疏水有機(jī)質(zhì)組分相一致。ADX-4處理或ADX-4+GAC5聯(lián)合處理，也可以得到類似的結(jié)果。

盡管ADX-4+GAC5聯(lián)合處理對(duì)原水TOC的總?cè)コ矢哂贒AX-8+GAC5聯(lián)合處理(見(jiàn)圖5)，但DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的SUVA254和SUVA280卻低于ADX-4+GAC5聯(lián)合處理的SUVA254和SUVA280(見(jiàn)表3、表4)，表明DAX-8對(duì)原水DOM中芳香性有機(jī)碳或含共軛不飽和雙鍵有機(jī)物的去除能力更強(qiáng)，這與DAX-8和ADX-4的吸附特性完全吻合，同時(shí)也印證了DAX-8更容易吸附疏水性有機(jī)物。陳衛(wèi)等[17]711、孫迎雪等[14]2285研究指出，疏水酸性物質(zhì)是HAAs的主要前體物質(zhì)，因而DAX-8比ADX-4具有更強(qiáng)的去除HAAs前體物質(zhì)的能力。同時(shí)，陳超等[25]92研究表明活性炭單獨(dú)處理水樣，也能夠截留部分疏水性有機(jī)物。因而，DAX-8、ADX-4分別與活性炭聯(lián)合處理，可以去除部分生成HAAs 的主要前體物，其中DAX-8與活性炭聯(lián)合處理效果更優(yōu)。本研究對(duì)于親水性有機(jī)物(HIS)，尤其是THMs的主要前體物的去除情況尚不明確，有待采用極性較強(qiáng)的樹(shù)脂進(jìn)一步研究。

2.4 大孔樹(shù)脂、活性炭再生重復(fù)利用性能研究

表6顯示了經(jīng)再生處理，兩種大孔樹(shù)脂和GAC5分別使用和聯(lián)合處理(最佳流速、活性炭用量320 mg/L)對(duì)原水TOC去除效率的影響。從表6可以看出，和初次使用效率相比較(以初次使用效率為100.0%計(jì))，無(wú)論是單獨(dú)處理還是聯(lián)合處理，隨著再生次數(shù)的增加，對(duì)原水TOC的去除效率均有所下降，但下降的幅度不大，3次再生后依然可以達(dá)到初次使用效率的80%以上。表明大孔樹(shù)脂和活性炭再生后依然有較高的TOC去除效率，這對(duì)于大孔樹(shù)脂和活性炭的重復(fù)使用具有重要的意義。

表6 兩種大孔樹(shù)脂和GAC5再生對(duì)原水TOC去除效率的影響

3 結(jié) 論

(1) 單獨(dú)采用4種大孔樹(shù)脂處理原水，對(duì)于TOC去除率差別較大，其中DAX-8和ADX-4去除率較高，最佳流速條件下，DAX-8、ADX-4對(duì)TOC去除率分別為23.67%、22.36%。

(2) 單獨(dú)采用6種活性炭處理原水，原水中TOC去除率隨著活性炭投加量的增加而增加。當(dāng)投加量低于80 mg/L時(shí)，去除率隨投加量增幅較大，當(dāng)投加量高于80 mg/L時(shí)，增幅逐漸減小。投加量為320 mg/L時(shí)，6種活性炭(GAC1、GAC2、GAC3、GAC4、GAC5、GAC6)對(duì)TOC的去除率分別為53.67%、63.24%、63.35%、61.24%、65.63%、56.80%；其中GAC5 的TOC去除率最佳。

(3) 采用大孔樹(shù)脂和活性炭聯(lián)合處理原水，ADX-4+GAC5聯(lián)合處理的TOC總?cè)コ事愿哂贒AX-8+GAC5聯(lián)合處理總?cè)コ?。?dāng)GAC5投加量為320 mg/L時(shí)，DAX-8+GAC5和ADX-4+GAC5總?cè)コ史謩e達(dá)到78.34%、82.65%；但DAX-8+GAC5聯(lián)合處理的SUVA254和SUVA280卻低于 ADX-4+GAC5聯(lián)合處理，表明DAX-8對(duì)原水DOM中疏水性有機(jī)質(zhì)(HAAs前體物質(zhì))的去除能力更強(qiáng)。

(4) DAX-8、ADX-4和GAC5經(jīng)過(guò)3次再生后用于試驗(yàn)，對(duì)于原水TOC的去除效率依然可以達(dá)到初次使用效率的80%以上，表明兩種大孔樹(shù)脂和GAC5一定程度上可以重復(fù)利用。

(5) 單獨(dú)采用大孔樹(shù)脂和活性炭處理原水，均能達(dá)到去除原水中部分TOC的目的，但去除效果不佳；采用DAX-8、ADX-4與GAC5聯(lián)合處理原水能有效提高TOC的總?cè)コ?，有效降低原水中DBPs前體物質(zhì)濃度。

(致謝：本文得到了美國(guó)密蘇里林肯大學(xué)John Yang教授的大力協(xié)助，John Yang教授為本研究提供了水樣、化學(xué)試劑以及試驗(yàn)場(chǎng)所，在此表示感謝。)

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Advancedpurificationoftraceorganiccarboninrawwaterwithmacroporousresinandactivatedcarboncombinedtreatment

ZENGWei1,2,WANGQiang1,2,LUOMeng1,2.

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,KeyLaboratoryofEco-environmentinThreeGorgesReservoirRegionofMinistryofEducation,SouthwestUniversity，Chongqing400716；2.KeyLaboratoryofAgriculturalResourcesandEnvironmentofChongqing，Chongqing400716)

Many disinfection by-products (DBPs) have harmful effects on human health.In order to reduce the concentration of DBPs in drinking water,the removal rate of low concentration dissolved organic matter in raw water by the combined treatment method of macroporous resin fixed-bed process and activated carbon batch process was investigated in this study. The results showed that the removal rates of total organic carbon (TOC) treated by DAX-8 and ADX-4 among the four macroporous resins were higher,and they were 23.67% and 22.36% at the best velocity of flow,when the four resins were singly used to treat the raw water. Six kinds of activated carbon were singly used to treat the raw water. Wth the increase of the dosage of activated carbon,the removal rates of TOC in the raw water were increased. TOC removal rates of six activated carbon (GAC1，GAC2，GAC3，GAC4，GAC5 and GAC6) were 53.67%,63.24%,63.35%,61.24%,65.63% and 56.80%,respectively,when the dosage was 320 mg/L. Among them,GAC5 was the best activated carbon for TOC removal. TOC total removal rates of DAX-8+GAC5 and ADX-4+GAC5 combined treatment were better,and TOC total removal rates of DAX-8+GAC5 combined treatment were slightly less than those of ADX-4+GAC5 combined treatment,and the maximum total removal rates were 78.34% and 82.65%,respectively. However，specific ultraviolet absorbance data of DAX-8+GAC5 combined treatment were less than those of ADX-4+GAC5 combined treatment,therefore,DAX-8 resin had higher removal ability of hydrophobic organic matter than ADX-4 in raw water. DAX-8,ADX-4 and GAC5 were regenerated three times,and the removal efficiencies of TOC could still reach 80% of the initial use efficiency. It indicated that the two macroporous resins and GAC5 could be reused in a certain extent.

macroporous resin; activated carbon; combined treatment; raw water; organic carbon; removal

曾 微，女，1993年生，碩士研究生，主要從事環(huán)境科學(xué)與工程研究。#

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*國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)(No.2017YFD0801004)；西南大學(xué)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)學(xué)科“211工程”建設(shè)項(xiàng)目；重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.2008BB7099)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.11.013

2017-05-19)