抗生素“逃脱”常规处理威胁饮用水你了解多少？

北极星环保网来源:给水排水朱学武等2017/5/22 9:22:43我要投稿

所属行业: 水处理关键词：水处理工艺抗生素处理抗生素处理工艺

2.2.5膜分离技术

在饮用水处理中，目前已得到广泛应用的膜技术包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。

Watkinson等研究了常规和深度处理工艺对澳大利亚Brisbane污水处理厂出水中28种抗生素的处理效果，MF对抗生素去除率约为43%，RO对抗生素去除率约94%。

Exall等研究了超滤膜（UF）和胶束强化超滤膜（MEUF）对水中磺胺类抗生素的去除效果，结果表明，单独超滤只能去除15%~20%的抗生素，而采用胶束强化以后，去除率可达到20%~74%，投加固体物质如沉积物等会进一步提高去除率，溶解性有机碳（DOM）对去除率没有影响。

Yoon等认为纳滤膜对多数抗生素的截留机理主要是疏水性吸附和孔径筛分作用，超滤膜能够去除典型的疏水性抗生素主要是疏水性吸附作用。Koutic等认为RO和NF对抗生素的首要去除机理是膜孔筛分作用，相比大分子有机物而言，RO和NF对于小分子有机物的截留率会降低，特定的物化作用也会影响小分子物质的去除。

Koyuncu等研究了纳滤膜对多种抗生素和激素混合溶液的去除效能，结果表明溶液的化学性质、有机物和含盐量等因素均影响去除效果，四环素类更倾向于吸附在膜表面，80%的金霉素吸附在膜表面而只有50%的盐酸强力霉素吸附在膜面。Shah等研究表明纳滤膜去除中性抗生素的主要机理是空间位阻孔径筛分作用，而对于带电荷抗生素的去除可以用道南立体分割模型去解释。

Zheng等研究了3种不同的正渗透膜FO对四环素的去除特性，研究认为四环素去除率随水通量的增加而增大，增加溶液的离子强度会降低去除率，非织布结构的FO膜在增大流速时去除率会降低。由于强化静电排斥作用，减压反渗透PRO运行模式下，四环素截留率会高于FO运行模式。

Huang等研究了纳米TiO2改性的FO膜对痕量的抗生素磺胺甲恶唑和三氯生的截留和吸附特性，与未改性的膜相比，TiO2改性的FO膜对抗生素的截留率有所增加，对三氯生的去除主要是吸附作用，对磺胺甲恶唑的去除主要是孔径筛分作用。

Liu等采用电化学和FO复合技术（FOwEO）去除水中痕量的抗生素磺胺甲恶唑SMX、诺氟沙星NOR、甲氧苄氨嘧啶TMP和罗红霉素ROX。试验过程中可以明显发现浓度降低现象，30min后NOR去除率最高达90%，3h后SMX和NOR去除率也分别达到90%和81%，ROX去除率最差，只有31%。分析指出，造成去除率不同的原因与这4种抗生素的物化性质和结构的差异有关。

3水处理过程中抗生素降解与转化

在饮用水处理过程中，抗生素可能生成中间产物，生物处理、氯化和臭氧氧化处理工艺等能够改变抗生素的分子结构。然而，对于中间产物的分析和检测手段目前仍然有一定困难，国内外相关研究相对较少，这些氧化降解的中间产物是否存在更大风险尚不清楚。

Halling等通过LC/MS/MS分析了土霉素在土壤间隙水中随时间变化的非生物降解途径，结果发现，土霉素降解过程中生成了4-差向土霉素（EOTC）、β-载脂蛋白-土霉素（β-apo-OTC）、4-差向-N去甲土霉素（E-N-DM-OTC）、N-去甲土霉素（N-DM-OTC）、N-双去甲土霉素（N-DMM-OTC）和差向N-双去甲土霉素（E-N-DMM-OTC），EOTC浓度占总OTC浓度的60%。

Abelln等通过LC/MS/MSn研究了O3处理磺胺甲恶唑SMX过程中降解机理和产物，SMX与O3接触10min内全部被降解，并生成了7种含硝基的芳香族化合物。Jesus等认为磺胺类抗生素的主要降解产物有3类，分别是N1-葡萄糖苷酸磺胺类、N4-羟基磺胺类和N4-乙酰基磺胺类。Radjenovic等研究了持续O3氧化抗生素罗红霉素ROX和甲氧苄氨嘧啶TMP过程中的产物和机理，氧化过程中ROX和TMP分别生成了6种和4种中间产物，主要机理是O3的直接氧化和羟基氧化作用。

Zhou等研究了氯化和氯胺消毒处理四环素类抗生素TCs过程中，消毒副产物形成和影响因素，结果表明TCs转化和消毒副产物三氯甲烷（CHCl3）、四氯甲烷（CCl4）、二氯乙腈（DCAN）和二氯丙酮（DCAce）等形成存在一定的关系。

大多数的抗生素如大环内脂内、喹诺酮类、磺胺类、β-内酰胺类和四环素等很容易被氧化，大多数情况下伴随着消毒副产物（DBPs）的形成，抗生素的活性被破坏，但是在少数情况下，抗生素的活性会依然存在，某些情况下，抗生素消毒副产物可能有相当大的毒性。

4结论与展望

（1）由于抗生素的难以降解和生物抑制作用，使得传统的常规处理工艺对抗生素去除能力有限，最终进入终端水体中威胁人类健康。

（2）化学氧化技术和生物氧化技术对抗生素去除效果较好，但会形成中间产物，目前对中间产物的毒理学分析存在一定的不足。

（3）吸附和离子交换技术对抗生素去除通常需要较长的时间，处理效果不稳定；膜技术在抗生素去除方面具有很大的技术优势。

（4）单元处理工艺在抗生素去除方面均存在一定的缺陷，组合工艺如氧化/吸附-纳滤、超滤-纳滤等单元组合工艺在将来的抗生素去除方面会是研究热点。

微信对原文有删减。原文标题：《饮用水中抗生素去除技术研究进展》，作者：朱学武、成小翔、甘振东、谢柏明、邱晖、陈潜、王立彪、李圭白、梁恒，刊登在《给水排水》2017年05期。

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