抗生素“逃脱”常规处理威胁饮用水 你了解多少？

Huber等测定了ClO2与7种抗生素（阿奇霉素、克拉霉素、脱水红霉素、罗红霉素、磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑和磺胺噻唑）的反应情况。结果表明，磺胺甲恶唑、罗红霉素等容易被ClO2氧化，ClO2对一些磺胺类药和大环内酯类药等的氧化速度比较快。

Li等研究了pH对余氯（15mg/L）去除12种痕量抗生素（β-内酰胺类、磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内脂类）的影响，结果表明当pH在5.5~8.5时大部分抗生素（头孢氨苄和四环素除外）得到有效去除，如β-内酰胺类在接触的5s内去除率为78%~100%。环丙沙星、诺氟沙星、脱水红霉素和罗红霉素去除率随pH增加而增大，磺胺甲恶唑去除率随pH增高明显降低。

2.2深度处理技术

与常规处理技术相比，深度处理工艺对抗生素去除效果好，主要有高级氧化、吸附、离子交换、生物膜和膜技术等，膜技术以其绿色分离的特点在抗生素去除中存在很大的优势也是近年来的研究热点。

2.2.1高级氧化技术

Andreozzi等研究了O3对阿莫西林的降解特性，在pH=5.5、无缓冲剂存在时，接触4min后90%的阿莫西林被降解转化。Liu等通过生产性试验研究了O3对典型抗生素的去除效果，投加量为1mg/L时，总去除率为65%，阿莫西林、磺胺二甲基嘧啶、四环素、土霉素、磺胺甲恶唑和红霉素的去除率分别为54%、67%、71%、57%、56%和100%。

Elmolla等研究了Fenton氧化去除水体中的阿莫西林（104mg/L）、氨苄西林（105mg/L）和氯唑西林（103mg/L）的特性，在最佳试验条件下（COD∶H2O2∶Fe2+=1∶3∶0.3，pH=3），在2min内所有抗生素全部被去除。Ay等研究了Fention试剂(H2O2浓度为255mg/L、Fe2+浓度为25mg/L，pH=3.5)对抗生素阿莫西林(105mg/L)的降解特性，在2.5min内阿莫西林全部被降解或转化为中间产物。Homem等探讨了试验条件下Fenton试剂对阿莫西林（450μg/L）的降解特性，结果发现温度、H2O2和Fe2+初始浓度对去除效果影响较大。在操作条件（H2O2浓度为3.50~4.28mg/L、Fe2+浓度为254~350μg/L，pH=3.5，20~30℃)下反应30min可全部去除水中的阿莫西林。

Elmolla等研究了UV/TiO2、UV/H2O2/TiO2催化氧化降解水中的阿莫西林（104mg/L）、氨苄西林（105mg/L）和氯唑西林（103mg/L）的特性，结果表明，UV/H2O2/TiO2催化能够有效去除水体中的抗生素。在试验条件下（COD=520mg/L，TiO2=1.0g/L，H2O2=100mg/L，pH=5），阿莫西林和氯唑西林在20min内全部降解，氨苄西林在30min内完全降解。Elmolla等探讨了UV/ZnO催化氧化对催化氧化对水体中的阿莫西林（104mg/L）、氨苄西林（105mg/L）和氯唑西林（103mg/L）降解特性，研究发现，在pH=11、UV照射180min、ZnO投加量为0.5g/L时，3种抗生素可完全降解。

2.2.2吸附技术

活性炭具有发达的孔隙结构，活化后活性炭既有大量的微孔，又有一定量的中孔和大孔，保证了活性炭良好的吸附能力。Choi等研究了粒状活性炭（GAC）对7种抗生素（土霉素、地美环素、四环素、二甲胺四环素、金霉素、氨基水杨酸甲氯环素和盐酸强力霉素）的去除效果，结果表明活性炭能够去除68%抗生素，其中煤质活性炭的去除率略高于椰壳活性炭，原因可能是孔隙体积不同造成的。抗生素的类别也会影响GAC对抗生素的去除效果，煤质活性炭对土霉素、地美环素和四环素去除率高于90%，而对二甲胺四环素和氨基水杨酸甲氯环素去除率低于70%。

Putra等研究了活性炭和膨润土对阿莫西林的降解机理、吸附等温线和动力学，结果表明活性炭对阿莫西林的去除率高于膨润土，吸附剂不能完全去除水体中的抗生素，因为实际水体中会存在其他物质的竞争吸附现象。同时，活性炭的孔径不同也会影响吸附效果。

Chen等研究了纳米羟基磷灰石（n-HAP）对氟喹诺酮类抗生素诺氟沙星和环丙沙星的吸附效果和动力学，结果表明n-HAP在投加量20g/L下，吸附20min，对2种物质的去除率分别为51.6%和47.3%。

碳纳米管对水体中的有机污染物有较好的去除效果，特别是对疏水性有机物，与传统的活性炭吸附剂相比，碳纳米管吸附有机物具有较快的吸附速率、较强的吸附能力和较广的吸附pH范围。Ji等研究了多壁碳纳米管（MWNT）对磺胺类抗生素磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑的吸附性能，考察了pH、离子强度和溶解性腐殖酸对吸附效果的影响，结果表明，多壁碳纳米管能够有效去除水体中的磺胺类抗生素。Zhang等系统研究了多壁碳纳米管（MWCNTs）去除四环素过程中pH、离子强度、吸附剂用量和温度的影响，可能的去除机理是四环素与MECNTs之间的π-π色散和疏水性作用。

Gao等研究了氧化石墨烯（GO）对四环素的吸附和去除效果，结果表明，GO对四环素的去除率随pH和Na+浓度的增加而降低。

Tang等研究了还原氧化石墨烯/磁铁矿复合材料（RGO-M）对氟喹诺酮类抗生素的吸附性能，试验结果表明RGO-M可作为氟喹诺酮类抗生素的有效磁分离吸附剂，其中环丙沙星和诺氟沙星的最大吸附浓度可达18.22mg/g和20.20mg/g。

Liu等研究了氧化石墨烯/纳米零价铁（GO/nZVI）复合材料对抗生素恩诺沙星的吸附性能，吸附效果随复合物中氧化石墨烯含量的增高而增大，当石墨烯的含量增加到2.0%（质量分数）时，吸附效能不再提高。在试验条件下（10%石墨烯，pH=6.6，GO.nZVI投加量1.25g/L），5min内99%的恩诺沙星被去除。

2.2.3离子交换技术

离子交换是液体介质中的阳离子或阴离子与固相吸附剂中的阳离子或阴离子发生交换的过程，在这个过程中，阳离子与其他阳离子交换、阴离子与其他阴离子发生交换，同时中性电解质同时存在于两相中。离子交换早就从2002年开始用于抗生素去除的研究中，Adams等探讨了高分子树脂对四环素、卡巴氧和磺胺类抗生素的去除效果，结果表明该类树脂对饮用水中抗生素基本上没有去除效果。Choi等研究了其他类型的树脂对磺胺类和四环素类抗生素的去除效果，结果发现该类型树脂有很好的去除效果，磺胺类抗生素高达90%，四环素类高达80%，但同时一些有机干扰物质被检测出。

2.2.4生物膜技术

生物处理对抗生素类药物的去除效果并不稳定，可能与具有特定降解能力的微生物有关。Shen等探讨了MBR系统中生物膜对减少抗生素安比西林穿透膜的积极作用。结果表明，在截留安比西林时生物膜可使膜阻力增加3%~28%，扩散作用是安比西林过膜时的主要推动力，生物膜可使系统对安比西林的截留率提高23%。

Wang等通过中试研究了MBR-NF复合系统对抗生素的去除效能，在进水中螺旋霉素和新螺旋霉素浓度分别为0~2.79mg/L和1.35mg/L时，2种抗生素的去除率为51%~55%，进水中抗生素浓度较高时，生物法不能有效去除水体中的抗生素。

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