吸附法去除水中药品及个人护理品PPCPs研究进展

北极星环保网讯:药品及个人护理品（pharmaceuticalsandpersonalcareproducts，ppcps）包括各种各样的化学物质，例如各种处方药和非处方药（如抗生素、类固醇、消炎药、镇静剂、抗癫痫药、显影剂、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药等）、香料、化妆品、遮光剂、染发剂、发胶、香皂、洗发水等。

除了医药产业，人类的代谢废物是ppcps的主要来源。医药品经人体或动物摄入后，只有少部分发生代谢，大部分以原形通过尿液或粪便，最终进入污水。个人护理品则伴随沐浴、游泳等活动进入排污管后汇入生活污水。另外，一些不用和过期的药物通过厕所丢弃等方式，最终也会汇入城市生活污水中。

PPCPs具有很强的持久性、生物积累性和生态毒性，可使水生生物的物化或生化反应功能发生改变，还会增加人类病原菌耐药性。有研究表明，即使水体中含有低剂量（1ng/L）的人工合成雌激素17a-乙炔基雌二醇（EE2），也会干扰鱼类正常的内分泌，并导致鱼类的雌性化。

某些人类药物（例如辛伐他汀和非诺贝特）和一些个人护理产品（如壬基酚和三氯生）会抑制海洋中鱼类或哺乳动物体内的羧酸酯酶活性，进而导致动物肝脏发生病变。PPCPs中包含很多化学物质，目前对PPCPs的风险评估大多针对单一物质，对于多种化学成分共同存在时其毒性会不会存在协同作用尚不能确定。

PPCPs在地表水、地下水、饮用水、污水处理厂、沉积物等环境介质中不断被检出，引起了国内外的广泛关注。加拿大、美国和希腊等国家均在饮用水中发现了PPCPs，其质量浓度在几十到几百ng/L。在我国，水源水、地下水以及饮用水中PPCPs的污染检出非常普遍。

T.Qiao等从中国南方的自来水原水和出厂水中分别检测到PPCPs，其质量浓度分别为0~36ng/L和0~20ng/L。北方供水管网中也检测出13种PPCPs。传统的污水处理工艺无法将PPCPs彻底去除，目前去除PPCPs的技术主要有高级氧化法、水生生物法、微生物法以及膜处理技术等。吸附法有着吸附速度快、材料易得、可重复利用等优点，在去除PPCPs方面具有很大的潜力。

目前用于去除PPCPs的吸附剂材料主要有碳材料、黏土材料、生物材料和纳米材料等。

1碳材料

碳材料具有较大的比表面积，孔隙结构发达，化学稳定性能好，吸附能力强，且原料易再生，造价低，故应用最为广泛。用于去除PPCPs的碳材料主要有粒状活性炭（GAC）、粉末活性炭（PAC）、微晶粒活性炭（μGAC）和碳纳米管等。

对比2种粒状活性炭〔煤基CalgonF400和椰子基PICACTIFTE（PICA）〕去除超纯水中布洛芬、萘普生、卡马西平和壬基酚的效果，发现虽然在低浓度下2种活性炭材料对壬基酚的吸附能力要比萘普生和卡马西平低，但是2种碳材料均可以将超纯水中的药物和内分泌干扰物质有效去除。

活性炭应用方式灵活多样，R.Mailler团队分别将PAC和μGAC用于流化床中去除污水厂出水中的新兴污染物，结果显示，PAC流化床具有较强的选择性，其对不同污染物的处理效果明显不同；μGAC流化床对药品及激素（PhPHs）的去除效果更佳，去除率基本都在89%以上。

另外，对于流化床的形式，吸附剂含量对实验结果有较大的影响，其中当μGAC为20g/m3时，PhPHs的平均去除率达到78%~89%，当μGAC为10g/m3时，PhPHs的平均去除率为57%~68%。也可将粉末活性炭（PAC）直接投加到深床过滤器中，将其作为一个处理单元，PAC能够很好地保留在过滤器中，对过滤器的水头损失不产生影响；

且过滤器中PAC的浓度越高，处理效果越好，当PAC质量浓度为35mg/L时，有些微量污染物（如卡马西平、双氯芬酸）的去除率可大于80%，部分污染物（如扑痫酮、磺胺甲恶唑）去除率在50%~80%。

另外，碳材料还可以通过酸碱、超声、有机改良等来提高吸附效果。如在超声波存在的条件下用稀硝酸（浓硝酸与水的体积比为1:4）浸泡改良碳纳米管，并将其用于吸附去除水中的双氯芬酸，结果表明，当粒径为10~30nm时，去除率可达94%。

活性炭材料对PPCPs的吸附通常是物理吸附与化学吸附的结合，吸附机理主要有π-π电子供体-受体理论、氢键作用、静电作用以及疏水作用等。活性炭的比表面积和孔的性质等因素直接影响吸附效果。典型药品的去除率也会受到滤速、有机物和pH等因素的影响，不同药物的主要影响因素不同，有机物对典型药物去除率的影响既有抑制作用，又有协同作用。

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