磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究

第４Ｉ卷第６期

２０１０年１２月

中南大学学报（自然科学版）

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈ

、，０１．４ｌ

ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）

Ｎｏ．６

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ

Ｄｅｅ．２０１０

磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究

韩志刚１一，陈卫１，２李磊１，周琦１，许航１，李为兵１

（１．河海大学环境学院，江苏南京，２１００９８；

２．清华大学北京清华城市规划设计研究院，北京，１０００８４）

摘要：采用动力学和静态循环试验考察磁性离子交换树Ｊ指（ＭＩＥＸ）对３种不同特征水源水中有机物的去除率及有机物特性对ＭＩＥＸ处理效能的影响。研究结果表明：在动力学试验确定的最佳投加量（水源水Ａ，Ｂ和ｃ含量分别为１０，１０和５ｍＬ，Ｌ）和反应时间为（１５ｍｉｎ）时，水源水Ａ，Ｂ和Ｃ的ＵＶ２５４去除率分别为７１．５％，８１．５％和６９．２％，溶解性有机物（ＤＯＣ）去除率分别为５０．４％，６５．３％和４５．９％：当ＭＩＥＸ投加量１０ｍＬ，几时，３种水源水的通水倍数（Ｂｖ）可达ｌ５００，而不发牛离子交换吸附饱和现象；有机物各种特性中，相对分子质鼍分布可为确定Ｍ１ＥＸ处理工艺参数提供参考；当水源水中有机物构成以大分子有机物为主时，ＭＩＥＸ投加量需在动力学试验确定的最佳投加量基础上有所增加，才能提高ＢＶ且不使ＭＩＥＸ发生离子交换吸附饱和现象。关键词：饮用水处理；磁性离子交换树Ｊ］旨（ＭＩＥＸ）；有机物；藻中图分类号：ＴＵ９９１．１

文献标志码：Ａ

文章编号：１６７２－７２０７（２０１０）０６－２４５９－－０６

Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｏｒｇａｎｉｓｍｆｒｏｍ

ｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｉｏｎ

ｅｘｃｈａｎｇｅｒｅｓｉｎ

ｓｏｕｒｃｅ

ＨＡＮＺｈｉ．ｇａｎ９１一，ＣＨＥＮＷｅｉｌ一，ＬＩＬｅｉｌ，ＺＨＯＵＱｉｌ，ＸＵＨａｎ９１，ＬＩＷｅｉ．ｂｉｎｇ

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｂｅｉｊｉｎｇ

ＴｓｉｎｇｈａｎＵｒｂａｎＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＴｓｉｎｇｈＨａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１

０００８４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｅｅｓｏｕｒｃｅ

ｗａｔｅｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒＷｇｌ＂ｅｔｒｅａｔｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅ

ｔｏ

ｒｅｓｉｎ（ＭＩＥＸ）

ｕｓｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｅｄ

ｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅ

ｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｈｏｗｏｒｇａｎｉｃ

ｍａｔｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒａｆｆｅｃｔｓＭＩＥＸｔｒｅａｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＦｏｒｗａｔｅｒＡ，ＢａｎｄＣ，７１．５％，８１．５％，６９．２％ＵＶ２５４ａｎｄ６５．３％，５０．４％，４５．９％ｄｉｓｓｏｌｖｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（Ｄｏｅ）ｒｅｍｏｖａｌｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ

ａｎｄ

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ｃｏｎｔａｃｔ

ａｔ

ｏｐｔｉｍａｌｄｏｓｅｓ（１０，ｌＯａｎｄ５ｍＬ／ＬｆｏｒｗａｔｅｒＡ，ＢａｎｄＣ）

ｔｉｍｅｏｆｌ５ｒａｉｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ

ＭＩＥＸｒｅｓｉｎｃａｎｂｅｌｏａｄｅｄｕｐ

ｔｏ

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ｖｏｌｕｍｅ（ＢⅥ

ｍｏｒｅｗｉｔｈｏｕｔ

ａｎｙｓａｔｕｒａｔｉｏｎ；ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ

ｔｏ

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ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｓｓ（ＭＷ）ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ

ｔｒｅａｔ

ｏｒｇａｎｉｃｍａａｅｒｔｈｅ

Ｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄ

ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ

ｌｏｗ

ＭＩＥＸｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｗｈｅｎＭＩＥＸｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏ

ｔｏ

ｒａｗｗａｔｅｒ，ｉｎｗｈｉｃｈ

ｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓｈａｖｅ

Ｍｗ：ＭＩＥＸｄｏｓｅｒｅｑｕｉｒｅｄ

ｉｎｃｒｅａｓｅＢＶｗｉｔｈｏｕｔｒｅｓｉｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ

ｔｈａｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｋｉｎｅｔｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍａｇｎｅｔｉｃｉｏｎ

ｅｘｃｈａｎｇｅｒｅｓｉｎ（ＭＩＥＸ）；ｏｒｇａｎｉｓｍ；ａｌｇａｅ

饮用水源水有机物污染问题随着工业污染和水土流失加剧，其中水体富营养化引起的藻类繁殖已成为饮用水净化的一大难题。藻类有机物是主要天然有机

收稿日期：２００９—１０－１５：修回日期：２０１０－０１－０８

物和消毒副产物前体。藻类密度小，难下沉，藻类有机物会附在胶体表面，增加了水处理难度¨卅。新型磁性离子交换树脂（ＭＩＥＸ）由于对饮用水中有机物有很

基金项目：国家自然科学基金资助项Ｉ：Ｉ（５０６３８０２０）：国家科技重大专项项１；１（２００８ＺＸ０７４２１－００２）

通信作者：Ｉ寐＿Ｅ（ｉ９５８一），女．黑龙江啥尔滨人，教授，博士生导师，从事水处理理论与技术研究；电话：１３９１３８９９８６９：Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｗ５８２６＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．∞

中南大学学报（自然科学版）

第４ｌ卷

好的去除效果，受到城市供水行业的广泛关注【５１。ＭＩＥＸ是以聚丙烯为母体的季胺型磁性离子交换树脂，利用其可交换氯离子与水中带负电的物质进行离子交换，ＭＩＥＸ与传统离子交换树脂有较多不同：粒径（１５０－１８０ｐｍ）是一般树脂的ｌ／５～ｌ／２，比表面积更大，内部含有铁氧化物而具磁性，使用时保持悬浮状态，经搅拌后与原水进行反应；由于磁性有聚集作用，能加速ＭＩＥＸ沉降，实现ＭＩＥＸ与水的快速分离１５刊。Ｂｏｙｅｒ等［６－７】认为：ＭＩＥＸ可有效去除消毒副产物的前体物，实现对消毒副产物的控制。Ｓｉｎｇｅｒ等［８－９］研究表明：混凝沉淀与ＭＩＥＸ组合可以去除不同相对分子质

Ｃｏ．。ＵＳＡ）等。

实验仪器为：深圳中润ＺＲ４－６混凝试验搅拌机；ＨＡＣＨ紫外分光光度扫描仪和浊度仪：德国默克ａｎａｌｙｔｉｋｊｅｎａ

ＡＧ

ＭｕｌｔｉＮ／Ｃ２１００１’ｏＣ仪；ＳＰＥ固相萃取

装置；显微镜和Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ超滤杯等。

１．３

水源水中有机物分级与相对分子质量分布的表征试验

采用树脂分级方＇法【１２１对有机物分级。首先将水样

通过０．４５ｇｍ微滤膜，再将水样用０．１

ｍｏｌ／ＬＨＣ！调ｐＨ

为２后以２００ｍＬ／ｈ流速依次通过预处理过的ＤＡＸ．８

量区问的亲疏水性有机物，还可节省４０‰－６０％混凝

剂。韩志刚掣旧】的研究表明：ＭＩＥＸ对我国某湖泊水

源水有很好的适应性，为解决当地饮用水问题提供了

和ＸＡＤ－４层析柱，分别测定各部分出水的总有机碳（ＴＯＣ）含量，采用差值法计算各部分含量。在ＤＡＸ．８柱和ＸＡＤ－４柱上吸附的物质为疏水性物质（ＨＯＭ），在两柱上不吸附的物质为亲水性物质（ＨＩＭ）。

有机物的相对分子质量分布采用美国Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ公司的ＰＬ和ＹＣ系列超滤膜和超滤杯进行分离获取。首先，将水样过０．４５ｇｍ微滤膜，然后，分别过截留相对分子质量为１００

０００，１００００，３０００，１０００，５００

便利；Ｍｅｒｇｅｎ掣１１】指出：水源水的水质将影响ＭＩＥＸ

的处理效能，ＭＩＥＸ应用前需考察其对应用水源水的适用性。鉴于ＭＩＥＸ在国内应用的可能，本文以江苏境内的２种不同特征的湖泊水源水（简称水源水Ａ和Ｂ）席ｔｔ某江河水源水（简称水源水Ｃ）为研究对象，考察ＭＩＥＸ处理不同水源水中有机物的效能及水源水中有机物特性对ＭＩＥＸ处理效能的影响，以便为ＭＩＥＸ在国内的应用提供参考。

Ｄａ的超滤膜，测定各滤过液的ＴＯＣ，采用差值法得出有机物的相对分子质量区间。１．４试验方法１．４．１动力学试验

水样不做任何预处理直接与ＭＩＥＸ反应，搅拌速

１材料与方法

１．１水源水

本文以夏季高藻湖泊水源水Ａ和Ｂ，冬季低温低浊的江河水源水Ｃ为研究对象，水源水水质如表１所示。其中有机物的表征采用溶解性有机物（ＤＯＣ）含量，

２５４

度为２００ｒ／ｍｉｎ。按照３种水源水中有机物含量选择不同ＭＩＥＸ投加量进行动力学试验，测定０，５，１０，１５，２０，２５，３０，３５和４０ｍｉｎ出水的ＤＯＣ含量和Ｕｖ２５４，确定ＭＩＥＸ最佳投加量和反应时间。１．４．２静态循环试验

在动力学试验的基础上采用ＭＩＥＸ投加量１０ｍＬ几处理水源水Ａ和Ｂ，采用ＭＩＥＸ投加量１０和５ｍＬ／Ｌ处理水源水Ｃ，搅拌速度和反应时间为２００

ｒ／ｍｉｎ

ｎｍ处的特征吸光度Ｑ（Ｕｖ２５４））和紫外吸收比值

Ａ（Ｕｖ２５４）／ｗ（ＤＯＣ）来表示。１．２试验材料与仪器

实验材料为：ＭＩＥＸ（ＯｒｉｅａＣｏ．，Ａｕｓｔｒａｌｉａ）；

Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ

和１５ｍｉｎ。反应结束后倾倒出水样，并再次将水源水与用过的ＭＩＥＸ重复上述试验，如此循环１５次，以此考察通水倍数（ＢＶ，ＵＰ处理水量与树脂的体积比）对ＭＩＥＸ处理效能的影响。

ＤＡＸ一８，ＤＡＸ－４树脂（ＳｉｇＩｍ．Ａｌｄｒｉｃｈ

Ｃｏ．，

ＵＳＡ）；０．４５ｐｍ微滤膜，ＰＬ和ＹＣ系列超滤膜（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ

表１不同水源水水质

Ｔａｂｌｅ１

Ｗａｔｅｒｑｕａｉｌｔｙ

ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｗｗａｔｅｒ

第６期韩志刚，等：磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究２４６Ｉ

１．５检测项目与方法

采用分光光度法测定五（ＵＶ２５４）；采用ＴＯＣ仪测定ＤＯＣ和ＴＯＣ含量；采用浊度仪测定浊度；采用镜检法测定藻种类及藻细胞数。每个指标测定３次，误差小于３％的结果被采用。

２结果与讨论

２．１水源水及其特性

３种水源水表现出不同的物化特性，两湖泊水源水中有机物含量明显高于江河水源水中的含量，其中水源水Ａ有机物含量是水源水Ｃ的２倍多。两湖泊水源水都含有大量的藻，显微镜观察到水源水Ａ以蓝藻为主，主要为微囊藻和球藻；水源水Ｂ以绿藻和蓝藻为主，主要为球藻，因此，藻类代谢有机物是两湖泊水源水中有机物的莺要组成。由表１可知：水源水Ｂ中有机物比水源水Ａ中有机物有更强的紫外吸收特性，这种差异是由两水源水有机物组成不同而造成。

有机物的亲、疏水性和相对分子质量分布表征是研究水源水中有机物特性的重要手段，可为针对性地选择有机物去除工艺提供依据和帮助。紫外吸收比（ＳＵＶＡ）高表示水体中腐殖酸含量高，污染严重，ＳＵＶＡ可间接表示水中疏水性有机物的含量【１１】。由表１可见：水源水Ｂ的ＳＵＶＡ值最大，该水源水中疏水性有机物含量应高于其他水源水的含量。试验采用ＤＡＸ树脂进一步将水源水中有机物进行亲、疏水性分离，结果见图１。由图ｌ可见：水源水Ｃ中疏水性有机物含量最高，但其ＳＵＶＡ值却最低。两表征结果的差异性可能原因是：水源水Ｃ中应含有在２５４ｎｍ处无吸收的

图１水源水有机物的亲疏水性

Ｆｉｇ．１

Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ－ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｓ

ｉｎ

ｌａｗｗａｔｅｒｓ

疏水性有机物，因此，ＳＵＶＡ值与疏水性有机物含量表现不一致；另一方面，碳碳双键等大７ｃ键结构均对紫外光谱有较强吸收，水源水Ｂ中也可能存在对紫外光谱有吸收的亲水性有机物，因此，由ＳＵＶＡ值判断水体中有机物的亲疏水性不可靠，需借助树脂分离法等手段。

图２所示为水源水有机物的相对分子质量分布。从图２可见：相对分子质量＜３ｌｄ）ａ的低相对分子质量有机物分别占水源水Ａ，Ｂ和Ｃ的ＤＯＣ总量的７１．６％，５１．２％和４０．Ｏ％，３种水源水中有机物都具有以小相对分子质量为主的特性。两湖泊水源水中有机物相对分子质量主要分布在＜０．５ｋＤａ和０．５～１．０

ｋＤａ

区间，相对分子质量＞１００ｋＤａ有机物含量低于江河水源水Ｃ的含量，因此，整体上水源水Ｃ中的有机物相对分子质量比两湖泊水源水中有机物相对分子质量大。这种有机物相对分子质量分布特征与有机污染物来源有关系：夏季多雨，降雨径流作用大，带入湖泊水中土壤有机物增多，主要为腐殖酸，其相对分子质量一般较小；同时，夏季高温，藻类和水生植物代谢活动快，水体中代谢有机物增多，这些因素使两湖泊水源水中有机物以小相对分子质量有机物为主；江河水源水中有机物主要由生活污水和工业废水带入水体，有机物相对分子质量较大，冬季受到土壤有机物或湖泊水流入的影响较小，因此，有机物呈现图２中所示的相对分子质量区间分布。

图２水源水有机物的相对分子质量分布

Ｆｉｇ．２

Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｉｎｒａｗｗａｔｅｒｓ

２．２

ＭＩＥＸ对有机物的去除

２．２．１动力学试验结果

图３所示为ＭＩＥＸ对水源水Ｂ的Ｕｖ２５４的去除动力学曲线，水源水Ａ和Ｃ的ＵＶ２５４的去除动力学曲线

也呈现图３的特征。Ｂｏｙｅｒ等‘¨１验证了ＭＩＥＸ去除有

２４６２

中南人学学报（自然科学版）

第４ｌ卷

机物的这一动力学特性，且不因原水水质变化而变化。由图３可见：随着ＭＩＥＸ剂量的增加，Ｕｖ２ｓ４的去除率也相应增加，但当ＭＩＥＸ投加量在８ｍＬ／Ｌ以上继续增加时，ＵＶ２５４去除率提高较少；反应进行１５

ｒａｉｎ

左右就可去除大部分ＵＶ２，４，达到离子交换平衡。Ｓｉｎｇｅｒ等学１指出３０ｍｉｎ内Ｍ１ＥＸ主要通过离子交换去除有机物，随着反应时间的延长将发生微孔吸附作用。图３中ＭＩＥＸ对水源水Ｂ的ｕｖ２５４的去除都在１５

ｍｉｎ

内达到平衡，因此，主要是以离子交换作用去除有机物。此外，发牛吸附作用后，吸附在ＭＩＥＸ内部的有机物很难利用离子交换置换出来，因此，控制反应时间有利于ＭＩＥＸ再生，对实际工艺运行具有重要意义。

乇鼍

羚

言

≮

接触时间／ｍｉｎ

“Ｂ）／（ｍＬ－Ｌ一”珈；２＿２；３１；卜８；５一ｌｏ

图３水源水Ｂ中ｕＶ２５４去除的动力学曲线

Ｆｉｇ．３

ＵＶ２ｓ４ｒｅｍｏｖａｌｂｙｋｉｎｅｔｉｃ

ｔｅｓｔｉｎｗａｔｅｒＢ

，由以上可确定ＭＩＥＸ处理水源水Ｂ的最佳投加量为８ｍＬ几，反应时间为１５ｒａｉｎ，采用同样方法得出ＭＩＥＸ处理水源水Ａ和Ｃ的最佳投加量分别为

１０ｍＬ／Ｌ和５

ｍＬ／Ｌ，反应时间均为１５ｍｉｎ。在以上工

况下，ＭＩＥＸ对水源水Ａ，Ｂ和Ｃ的Ｕｖ２５４的去除率分别为７１．５％，８１．５％和６９．２％。ＭＩＥＸ对３种水源水ＤＯＣ去除效果如图４所示。从图４可见：ＭＩＥＸ去除ＤＯＣ和ＵＶ２５４的动力学曲线特征相似，反应都在１５ｒａｉｎ内达到平衡。ＭＩＥＸ对水源水Ａ，Ｂ和Ｃ的ＤＯＣ的去除率分别为５０．４％，６５．３％和４５．９％。２．２．２静态循环试验结果

通水倍数（Ｂｖ）是ＭＩＥＸ应用时的１个经济指标，不同ＢＶ时ＭＩＥＸ对水源水中有机物的去除情况如图５所示，其中，ＭＩＥＸ投加量采用１０ｍＩ．／Ｉ，和５ｍＬ／Ｌ

时，每使用１次分别表示１００ＢＶ和２００

ＢＶ。

从图５可知：水源水Ｂ的ＵＶ２“去除率由８２．１％

接触时间／ｍｉｎ

ｌ一水源水Ａ＋ＭＩＥＸ

１０

ｍＬ／Ｌ．２一水源水Ｂ＋ＭＩＥＸ８

ｍＬ／Ｌ；

３一水源水Ｃ＋ＭＩＥＸ

５ｍＬ／Ｌ

图４水源水ＤＯＣ去除的动力学曲线

Ｆｉｇ．４

ＤＯＣｒｅｍｏｖａｌｂｙｋｉｎｅｔｉｃ

ｔｅｓｔ

ｉｎｒａｗｗａｔｅｒ

褥莲

篮

稍

置

＞３

ＭＩＥＸ使用次数

ｌ一水源水Ｂ（ＭＩＥＸ

１０

ｍＬ／Ｌ）；２一水源水Ａ（ＭＩＥＸ

１０

ｍＬ／Ｌ）；

３一水源水Ｃ（ＭＩＥＸ

１０

ｍＬ几）；卜水源水Ｃ（ＭＩＥＸ５ｍＬ／Ｌ）

图５

ＭＩＥＸ循环使用对ＵＶ２５４的去除

Ｆｉｇ．５

ＵＶ２５４

ｒｅｍｏｖａｌｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＭＩＥＸ

ｕｓｅ

降低到７０．０％，即ｌ

５００

ＢＶ内ＭＩＥＸ对水源水Ｂ有机

物去除率都在７０．Ｏ％左右，去除率下降主要发生在

１００—５００

ＢＶ，这一趋势与水源水Ａ的相似，水源水Ａ

的ＵＶ２“去除率由１００ＢＶ的７２．２％降低到５００ＢＶ的５４．０％左右，在５００＂－－１

５００

ＢＶ时变化较小。

水源水Ｃ采用ＭＩＥＸ投加量１０ｍＬ／Ｌ时的ＵＶ２５４去除率变化趋势同水源水Ａ和Ｂ一样，由１００ＢＶ的

７１．Ｏ％降低到５００ＢＶ的６０．０％，之后变化幅度较小；

ＭＩＥＸ投加量为５ｍＬ／Ｌ时ＵＶ２５４去除率下降幅度较

大，由２００ＢＶ的６９．２％降低到６００ＢＶ的３３．３％，与

ｌＯ训儿投加量相比，其循环通水能力低。２种ＭＩＥＸ

投加量情况表现差异大，可能是因为在投加量低的情

第６期韩志刚，等：磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究２４６３

况下，ＭＩＥＸ表面离子交换部位少，随着使用次数的增加，离子交换部分减少，同时ＭＩＥＸ含鼍小，聚集吸附作用也将减弱，容易发生离子交换吸附饱和，这种现象与有机物的特性有关。因此，不能简单的由动力学试验确定最佳投加量，实际运行时需考虑动态通水运行效果来确定ＭＩＥＸ工艺最佳投加量。２．３讨论

由动力学和静态循环试验结果可知，对水源水ＤＯＣ含量和ＵＶ２５４去除率，Ｂ的最大，Ｃ的最小。比较３种水源水的ＤＯＣ含量、；ｌ（ｕｖ２５４）和ＳＵＶＡ值发现，水源水ＳＵＶＡ值越大，有机物去除率越高，但有机物去除率与ＤＯＣ含量和２（ＵＶ２５４）没有相关性，因此，不能由水源水有机物的含量来断定ＭＩＥＸ处理效能。这与Ｂｏｙｅｒ等１６，８，ＢＪ的研究结果相同，表明ＭＩＥＸ主要去除有紫外特征吸收的有机物，可能是因为这部分有机物大多为荷电腐殖酸等，离子交换较易去除。但Ｍｅｒｇｅｎ等【ｌｌ】的研究表明，不论ＳＵＶＡ值高和低，有机物去除率相当，因此，不能由ＳＵｖＡ值断定ＭＩＥＸ处理效能，需要进一步探讨有机物的具体构成情况。

Ｍｅｒｇｅｎ等ｆｌｌＪ指出藻类有机物中含有大量的蛋白质、氨基酸和多糖等，这部分物质不带电，很难通过离子交换去除，ＭＩＥＸ对高藻水源水中有机物去除率低于其他水源水，与本文结果相反。这是因为不同种类藻类的代谢有机物特性不一样，比如铜绿微囊藻代谢有机物几乎不带电，而小球藻则带负电【ｌ４１。水源水Ａ和Ｂ中藻类以球藻为主，同时其紫外吸收特性较强，因此，ＭＩＥＸ对该水源水有机物去除率较高。为此，若水体含有藻类，则需研究不同藻类代谢产物的荷电性、紫外吸收和具体构成等特性，才能考察其对ＭＩＥＸ处理效能的影响。

水源水Ｃ中疏水性有机物含量最大，其有机物去除率最低，但疏水性有机物大多带负电，亲水性有机物不带电，离子交换应当对疏水性有机物的去除率更高。通过与Ｂａｙｅｒ等１６，Ｈ，１１，１５】研究进行比较发现：亲、疏水有机物含量变化对ＭＩＥＸ处理效能的影响没有规律可循。但这些研究表明ＭＩＥＸ主要去除相对分子质量ｌ～３ＫＤａ的有机物，可见ＭＩＥＸ对去除有机物的相对分子质量大小具有选择性。Ｅｄｚｗａｌｄ０６１的研究表明，有机物的亲、疏水性与相对分子质量分布之间有一定的相关性，疏水性有机物往往相对分子质量比较大，亲水性有机物相对分子质量较小。ＭＩＥＸ通过离子交换和微孔吸附作用去除有机物。孔道阻碍原理指出大分子有机物很难进入孔道内部接触离子交换部位而被

去除。水源水Ｃ中有机物比水源水Ａ和Ｂ中有机物相对分子质量大，因此，水源水Ｃ有机物的去除率低于水源水Ａ和Ｂ的去除率。

不同ＢＶ有机物去除的现象也可用孔道阻碍原理解释。相对分子质量较小的有机物可在ＭＩＥＸ表面进行离子交换，也可进入内部进行离子交换或被吸附，不会阻碍其他有机物，因此，ＭＩＥＸ对以小相对分子质量有机物为主的水源水可实现连续使用而不降低有机物去除率。水源水Ｃ有机物相对分子质量比湖泊水源水有机物相对分子质量大，ＢＶ低时，大分子有机物由于其荷电性可在ＭＩＥＸ表面进行离子交换，因而去除率较高；ＢＶ增大后，大分子有机物会挡住ＭＩＥＸ的内部孔道，阻碍了有机物接触内部离子交换部位，影响后续的离子交换与吸附，因此，ＭＩＥＸ处理以疏水性大分子有机物为主要有机物构成的水源水Ｃ时需增加投加量，同时，提高再生频率以保证ＭＩＥＸ一直有足够的离子交换部位去除有机物。

从上述讨论可知：有机物相对分子质量分布对ＭＩＥＸ再生频率有一定的影响；当Ｍ１ＥＸ处理以小相对分子质量有机物为主的水源水时可降低再生频率，相反，则需提高再生频率。另外，Ｓｉｎｇｅｒ等【８Ｊ指出：当ＭＩＥＸ处理有机物发牛微孔吸附作用后将不利于再生，由此可推断当水源水中有机物以小相对分子质量有机物为主时，很容易进入孔道内部发生吸附作用，不利于再生；相反，大相对分子质量有机物主要在ＭＩＥＸ表面发生离子交换，再生相对容易，即ＭＩＥＸ处理以大相对分子质量有机物为书的水源水后进行再生，其交换能力恢复率应比其他情况的高。

３结论

（１）ＭＩＥＸ可有效去除３种水源水中有机物。（２）Ｍ１ＥＸ对有机物的去除效能不能由水源水有机物的含量及其ＳＵＶＡ值来断定，其主要受水源水中有机物特性的影响。有机物的相对分子质量分布是影响ＭＩＥＸ处理效能的主要因数，江河水源水Ｃ有机物相对分子质量比两湖泊水源水有机物相对分子质量大，ＭＩＥＸ连续处理水源水Ｃ时，需增加ＭＩＥＸ投加量，同时增加再生频率，以保证ＢＶ增加但不发生ＭＩＥＸ离子交换饱和现象；水源水有机物构成以小的相对分子质量有机物为主时，ＭＩＥＸ可连续使用数次而不需要再生。

查！丝

！堕查兰堂塑！鱼鉴翌堂堕！

（３）水体中藻的种类对ＭＩＥＸ处理效能产生影响，Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２００７。６７（１２１：１４９５－１５０４．

苎！！堂

需研究藻类代谢有机物的特性来分析其对ＭＩＥＸ处理效能的影响。实际应用时，需结合动力学和静态循环通水试验来判断ＭＩＥＸ的适用性及其最佳工艺参数。

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１７（２）：８０一８３・

【３】Ｌｅｅｎｈ。ｅｒ

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２７（ｉｌ）：２１—３５．

刘华森）

磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究

作者：作者单位：

韩志刚， 陈卫， 李磊， 周琦， 许航， 李为兵， HAN Zhi-gang， CHEN Wei， LI Lei， ZHOU Qi， XU Hang， LI Wei-bing

韩志刚,陈卫,HAN Zhi-gang,CHEN Wei(河海大学,环境学院,江苏,南京,210098;清华大学,北京清华城市规划设计研究院,北京,100084)， 李磊,周琦,许航,李为兵,LI Lei,ZHOU Qi,XUHang,LI Wei-bing(河海大学,环境学院,江苏,南京,210098)中南大学学报（自然科学版）

JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY2010,41(6)

刊名：英文刊名：年，卷(期)：

参考文献(16条)

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4. 刘颖. 冯金朝. LIU Ying. FENG Jin-chao 离子交换树脂均匀沉淀法制备Nd2O3纳米粒子的研究[期刊论文]-光谱学与光谱分析2008,28(10)

引用本文格式：韩志刚. 陈卫. 李磊. 周琦. 许航. 李为兵. HAN Zhi-gang. CHEN Wei. LI Lei. ZHOU Qi. XU Hang. LI Wei-bing 磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究[期刊论文]-中南大学学报（自然科学版） 2010(6)