水体中溴酸盐控制方法研究进展
摘要：溴离子可被臭氧或羟基自由基（·OH）等强氧化剂氧化生成溴酸盐（BrO3-），《生活饮用水卫生标准》中明确规定生活饮用水中允许的溴酸盐含量不得超过10 mu;g/L。本文简要介绍了水体中溴离子的来源及其在国内外的分布情况，综述了国内外关于减少溴酸盐生成的控制方法，分别从（1）前体物控制，即去除原水中的Br-；（2）生成控制，即优化臭氧/活性炭工艺的运行条件，控制出水中的溴酸盐含量；（3）末端控制，即设法去除水中已生成的溴酸盐这三个阶段分别介绍了每个阶段涉及的主要控制方法。这些方法在一定程度上都具有一定的局限性，仍需展开进一步研究，以期寻求能应用于实际的溴酸盐控制手段。
关键词：溴酸盐，溴离子，控制方法，臭氧活性炭，去除
溴离子在天然水体(如，河流，湖泊，地下水)中广泛存在。虽然溴离子本身是无毒的，但当其与水中的天然有机物和消毒剂相互作用，溴离子就会生成有毒的溴代消毒副产物，如三卤甲烷( Trihalomethanes, THMs) 、卤代乙酸( Haloacetic Acids, HAAs) 、卤代乙腈( Haloacetonitriles, HANs)等。溴离子也会单独被臭氧或羟基自由基（·OH）等强氧化剂氧化生成溴酸盐（BrO3-）。[1] 传统的水处理工艺不能有效控制消毒副产物和溴酸盐的形成。其中溴酸盐被国际癌症研究机构(International Agency for the Research on Cancer, IARC) 列为“2B”级潜在致癌物。2004年世界卫生组织（World Health Organization, WHO）将饮用水中溴酸盐的限值从25mu;g/L下调至10mu;g/L。2006年我国新修订出台的《生活饮用水卫生标准》( GB5749 -2006) 中也明确规定了生活饮用水中允许的溴酸盐含量不得超过10 mu;g/L。[2]
迄今为止，国内外关于控制溴酸盐生成的研究可总结为以下三个方面：（1）前体物控制，即去除原水中的Br-，从根本上减少溴酸盐的生成量；（2）生成控制，即优化臭氧/活性炭工艺的运行条件，控制出水中的溴酸盐含量；（3）末端控制，即设法去除水中已生成的溴酸盐。 [3]下文将对以上三个方面进行详细阐述。
1 水体中Br-的来源与分布
研究结果显示，地球上99%的溴存在于海水或古海水中[4]，淡水水体和地下水中的溴离子可能是来源于咸潮的入侵[5]。随着工业的迅速发展，石油开采作业产生的浓卤水和制药业生产排放的含溴废水，杀虫剂甲基溴的广泛使用，溴化物被源源不断的输送进入水体环境。
国外的调查研究结果显示，淡水中溴离子的平均浓度为6-200micro;g/L；海水中溴离子的平均浓度为66000-68000micro;g/L。受海水入侵的影响，淡水水体中溴离子浓度可能升高至800-1000micro;g/L[6]。美国的地表水体中溴离子的浓度范围为5-429micro;g/L，平均浓度为62micro;g/L；所有调查的饮用水源中溴离子浓度最高达2mg/L。[7]
根据全国范围内的调查研究，中国的饮用水源中溴离子浓度为0.01–6.0 mg/L，在沿海城市，如辽宁省和山东省的地下水体中溴离子浓度高达6.0 mg/L，在遭受突发性污染的地表水中甚至检测到更高的溴离子浓度。黄河水中溴离子平均浓度为200micro;g/L[8]。东太湖水中溴离子浓度较高，全年浓度主要集中在179~207mu;g/L，最高浓度为207.1mu;g/L，最低浓度为98mu;g/L。[9]
2 溴酸盐控制研究现状
2.1 前体物控制
2.1.1吸附去除
容顺[10]等选取了市面上六种不同的颗粒活性炭（Granular Activated Carbon，GAC）进行研究，从中筛选出溴离子吸附性能最佳的太西活性炭，探明了太西活性炭的最佳吸附条件：以稀盐酸浸泡作为活化方式；溶液 pH值为6；吸附时间不超过两小时。此时太西活性炭吸附去除低量溴离子的效果最佳，当溴离子初始浓度为7.51plusmn;0.23mu;g/L时，该活性炭的去除率为85.35%。
Watson[11]比较了颗粒活性炭和载银活性炭（Silver- Impregnated Activated Carbon, SIAC）的溴离子去除效率，实验中SIAC表现出远胜于GAC的优越性能，当对试验水样进行强化混凝的预处理后，SIAC可将水中的溴离子浓度从872mu;g/L降至10mu;g/L，去除率高达95plusmn;4%。然而水中的Cl-和天然有机物（Normal Organic Matter, NOM）抑制了SIAC对Br-的去除效率，其中的机理可能为Cl-与Br-形成竞争吸附，故Cl- :Br-比值越低，Br-去除率越高。而天然有机物的分子尺寸较大(2-50nm)，使吸附剂孔道堵塞，故NOM对中孔活性炭的影响也最显著。[12]
