CN114890495A - 水中影响微污染物活性炭吸附的竞争性有机物的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，向水中分2次加入活性炭，分别进行2次活性炭处理；然后比较微污染物在水、纯水中的活性炭吸附去除率，确认水中竞争性背景有机物组分在总体中的占比。本发明克服了传统吸附等温线实验无法确定竞争性背景有机物组分的缺陷，利用异步吸附方法，有效区分水中与微污染物具有竞争性的背景有机物组分及其占比，揭示出不同微污染物所对应竞争性组分及其相对含量；本发明方法成本低，除活性炭之外，无需其他吸附材料，易于操作，实际应用价值高；本发明还可用于评估水处理的活性炭处理之前的预处理工艺的处理效果，优化适合与活性炭工艺联合使用的水处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体而言，本发明涉及一种分离鉴定影响水中活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的方法。
背景技术
水中微污染物的赋存会对人体健康造成危害。活性炭吸附是水处理中控制微污染物的主要技术手段之一。微污染物的活性炭去除效率普遍受到水中共存的背景有机物的吸附竞争。水中背景有机物是一类高度复杂的混合物，其来源丰富(如动植物残体的腐殖化产物、水中藻类等浮游生物的代谢产物、人类生产生活中排放的有机物等)，并且在水中可以因化学作用(如水解、生物降解等)进一步转化，故其分子组成极其复杂，且不同水中背景有机物的浓度、特性都存在一定差异。由于水中微污染物通常较低(ng/L–μg/L)，天然水(城市污水)中背景有机物含量较高(mg/L)，因此背景有机物通过炭孔堵塞和吸附位点的直接竞争可以显著降低天然水(或城市污水)中微污染物的活性炭吸附去除效率。
不同分子性质的背景有机物具有不同的吸附竞争能力，一般认为低分子量、高疏水性的中性物质是背景有机物主要竞争组分的重要特征，但目前为止，尚未实现对具有竞争吸附能力的背景有机物组分的完全分离，从而为其进一步的表征工作和针对背景有机物中竞争性组分控制技术(如高级氧化或膜分离等技术)的开发带来困难。
吸附等温线试验是一类同步吸附方法。通过调整活性炭投量，背景有机物与微污染物同时暴露于活性炭表面，是评估微污染物吸附效能及背景有机物竞争最常用的方法。然而，由于其同步暴露的特点，竞争性最强的背景有机物在每个炭投量点均具有限制微污染物吸附的能力，而对于一些吸附能力弱的背景有机物组分，其是否具有竞争性是难以分辨的。
本发明针对传统吸附等温线实验无法辨析竞争性背景有机物组分的缺陷，利用异步吸附的方法，先对水中背景有机物基于其活性炭吸附能力进行分级，然后再测试剩余背景有机物对微污染物活性炭吸附的竞争能力，从而可以在背景有机物中成功分离出，其中对微污染物的活性炭吸附过程具有竞争能力的组分。该技术具有成本低，吸附剂除活性炭之外，无需其他吸附材料，且易于操作，具有较高的应用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有活性炭吸附等温线实验无法辨析竞争性背景有机物组分，对于吸附能力弱的背景有机物组分难以分辨其是否具有竞争性的技术缺陷，提供一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，本发明利用异步活性炭吸附方法，区分水中与微污染物具有竞争性与非竞争性的背景有机物组分及其占比含量，可以用于揭示不同微污染物所对应的不同竞争性组分及其含量；可以揭示相同微污染物在不同天然水(或城市污水)中所对应的竞争性组分及其含量；本发明方法成本低，吸附剂除活性炭之外，无需其他吸附材料，且易于操作，具有较高的应用价值；而且本发明还可用于评估水处理的活性炭处理之前的预处理工艺的处理效果，优化适合与活性炭工艺联合使用的水处理工艺。
为实现本发明的目的，本发明提供一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，包括向水中分2次加入活性炭，对水分别进行2次活性炭吸附处理；然后比较微污染物在纯水中，与在经过第1次活性炭处理后的水中的活性炭吸附去除率；微污染物在经过第1次活性炭处理后水中的活性炭吸附去除率大于等于在纯水中的活性炭吸附去除率时，即可确认在第1次活性炭吸附处理时，相应活性炭投加浓度下的被活性炭吸附的背景有机物为该微污染物的竞争性背景有机物；相应溶解性有机碳去除率为水中影响活性炭吸附该微污染物的竞争吸附有机物占比。
其中，第一次活性炭吸附处理为：向水中分别投加不同浓度梯度的活性炭，进行活性炭吸附处理；接着测定活性炭吸附后水中溶解性有机碳浓度；然后计算不同浓度梯度的活性炭投加量下，水中溶解性有机碳去除率。
特别是，第二次活性炭吸附处理为：向进行了第一次活性炭吸附处理后的水中加入待确定的微污染物；接着加入活性炭，进行所述第二活性炭吸附处理；然后在测定第二活性炭吸附处理后水中的微污染物的浓度，并计算微污染物在水中的去除率。
尤其是，第一、第二活性炭吸附处理的温度为20±5℃；吸附处理时间≥6天，优选为7天。
将传统的吸附等温线分析(特征：单次投炭，微污染物与所有背景有机物共同参与竞争吸附)；异步吸附法(特征：两阶段投炭，微污染物与多个背景有机物组分分别进行竞争吸附测试)；异步吸附法的第一阶段，目的是依据活性炭吸附能力区分出水中的具备不同活性炭吸附能力的背景有机物组分；异步吸附法的第二阶段，目的是测试微污染物在第一阶段吸附后滤液中的活性炭去除率。
其中，所述水选择为天然水或/和城市污水。
特别是，所述天然水为地表水、地下水；所述城市污水为城市污水处理厂生物处理工艺和深度处理工艺中各工艺段(如混凝沉淀、氧化、膜分离等)的出水。
特别是，所述具有健康或感官风险的典型微污染物为：药物、致嗅物质、农药或全氟化合物中的一种或多种。
尤其是，所述致嗅物质包括二甲基异崁醇、土臭素、环柠檬醛等；所述农药包括阿特拉津、西玛津、多菌灵、二嗪农等；所述全氟化合物包括全氟磺酸、全氟辛酸等；所述药物包括包括卡马西平、咖啡因、磺胺甲恶唑、甲基苯并三唑、安妥明酸、茶碱、加巴喷丁、双氯芬酸等等。
本发明另一方面提供一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，包括如下步骤：
1)测定水中溶解性有机碳浓度DOC1；
2)根据测定的溶解性有机碳浓度，确定水进行第一次活性炭吸附处理时，所需投加到水中的最大活性炭投加浓度Dmax，其中水中最大活性炭投加浓度与初始溶解性有机碳浓度的比值为20-30:1，即水中每含有1mg/L溶解性有机碳，投加活性炭后，水中最大活性炭投加浓度为20-30mg/L(Dmax：DOC1＝(20-30):1)；
3)分别精确量取N份水，按照最大活性炭投加浓度的2.5％-100％的投加梯度量，向每份水中分别投加不同浓度梯度的活性炭，进行第一活性炭吸附处理；
4)第一活性炭吸附处理结束后，过滤，去除投加的活性炭，收集过滤液，获得第一吸附水；然后测定第一吸附水中的溶解性有机碳浓度，并计算不同活性炭投加浓度下溶解性有机碳去除率；
5)向第一吸附水中添加具有健康或感官风险的典型微污染物，配制成微污染物-水混合液，并进行微污染物浓度测定，其中微污染物-水混合液中的微污染物的浓度为1-10μg/L；接着向微污染物-水混合液中投加活性炭，进行第二次活性炭吸附；
6)第二次活性炭吸附处理结束后，过滤，去除投加的活性炭，收集过滤液，获得第二吸附水；然后测定第二吸附水中的微污染物含量，并计算第二次活性炭吸附处理过程中添加到第一吸附水中微污染物的活性炭吸附去除率，即微污染物在第一吸附水中的活性炭吸附去除率；
7)首先对微污染物在第一吸附水和在纯水中的活性炭吸附去除率进行比较，确定微污染物在水中的去除率等于或大于该微污染物在纯水中的活性炭去除率时所对应的第一活性炭吸附过程中活性炭投加最低浓度A，即竞争性组分分离临界浓度A；接着根据确定的竞争性组分分离临界浓度A，查询步骤4)计算获得的相应活性炭投加浓度下所对应的水中溶解性有机碳的去除率B；然后得到水中与微污染物具有活性炭吸附竞争性的背景有机物组分占水中所有背景有机物组分的百分比即为相应活性炭投加浓度下所对应的水中溶解性有机碳的去除率B，即水中占比为B的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与该微污染物竞争活性炭吸附位点。
其中，步骤1)中所述的水选择天然水或/和城市污水。
特别是，所述天然水为地表水、地下水；所述城市污水为城市污水处理厂生物处理工艺和深度处理工艺中各工艺段(如混凝沉淀、氧化、膜分离等)的出水。
水中的背景有机物来源可以为河流、水库或地下水中的天然有机物，也可以是城市污水中人类生活生产过程中所排出的有机物。
特别是，对水过滤处理后，再测定水中的溶解性有机碳浓度。
尤其是，采用0.45μm聚醚砜针式滤器对水进行过滤，去除其中的悬浮性固体后在进行所述的溶解性有机碳浓度测定。
特别是，采用总有机碳分析仪(TOC-CPH，岛津)测定水样中的溶解性有机碳浓度。
其中，步骤2)中所述最大活性炭投加浓度与水中溶解性有机碳浓度的比值为20:1。
其中，步骤3)中所述N≥6，优选为6-20，进一步优选为10。
特别是，按照最大活性炭投加浓度的2.5％、5％、10％、15％、20％、30％、40％、60％、80％、100％的投加梯度量，向每份水中添加不同浓度梯度的活性炭。
尤其是，至少有4个活性炭投加浓度低于最大活性炭投加浓度值的30％。
特别是，优选4-6个活性炭投加浓度低于最大活性炭投加浓度值的30％。
其中，步骤3)中所述第一活性炭吸附处理的温度为20±5℃；吸附处理时间≥6天，优选为7天。
特别是，活性炭吸附处理过程中，是将加入活性炭的水置于摇床上进行混合，使得活性炭充分吸附水中的背景有机物。
尤其是，摇床的转速为120±10rpm。
特别是，所述活性炭选择粉末活性炭，满足《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJ/T 345-2010)中核心指标。
尤其是，所述活性炭的比表面积>950m2/g；孔容积>0.65mL/g。
特别是，所述活性炭优选为荷兰Norit公司的粉末活性炭。其比表面积为1122m2/g；孔容为0.74mL/g。
其中，步骤4)中采用0.45μm聚醚砜针式滤器进行所述的过滤。
特别是，步骤4)中采用总有机碳分析仪测定第一吸附水中的溶解性有机碳浓度。
特别是，所述具有健康或感官风险的典型微污染物为：药物、致嗅物质、农药或全氟化合物中的一种或多种。
尤其是，所述致嗅物质包括二甲基异崁醇、土臭素、环柠檬醛等；所述农药包括阿特拉津、西玛津、多菌灵、二嗪农等；所述全氟化合物包括全氟磺酸、全氟辛酸等；所述药物包括包括卡马西平、咖啡因、磺胺甲恶唑、甲基苯并三唑、安妥明酸、茶碱、加巴喷丁、双氯芬酸等等。
特别是，所述具有健康或感官风险的典型微污染物为卡马西平、咖啡因、磺胺甲恶唑、甲基苯并三唑或安妥明酸中的一种或多种。
所述微污染物可为单一种类的微污染物或多种类的活性炭吸附效能不同的微污染物组合。
特别是，向第一吸附水中添加微污染物储备液，搅拌均匀，配制成所述的微污染物-水混合液。
尤其是，所述微污染物储备液按照如下方法配制而成：将微污染物加入到纯水中，搅拌溶解，混合均匀，即得，所述微污染物储备液中微污染物的浓度为1mg/L。
特别是，微污染物-水混合液中的微污染物的浓度为6-10μg/L，优选为6μg/L。
其中，所述第二活性炭吸附处理的温度为20±5℃；吸附处理时间≥6天，优选为7天。
特别是，第二活性炭吸附处理过程中，是将加入活性炭的微污染物-水混合液置于摇床上进行混合，使得活性炭充分吸附水中的背景有机物、微污染物。
尤其是，摇床的转速为120±10rpm。
特别是，步骤5)中第二活性炭吸附过程中投加的活性炭的浓度为≥4mg/L，优选为4-10mg/L，优选为5mg/L。
尤其是，步骤5)中还包括采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物-水混合液中微污染物含量。
其中，步骤6)中采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定第二吸附水中微污染物含量。
特别是，所述高效液相色谱条件为：色谱柱为ACQUITY
BEH C18(1.7μm粒径，2.1×50mm，Waters)；流动相为0.1％甲酸酸化的超纯水(A)和乙腈(B)；初始流动相比例为A为90％，在4min内降至0％，并保持2min；再在2分钟内升至90％，并保持1min；流速为0.35ml/min。所述质谱条件为：在配备电喷雾电离源(ESI)的Xevo TQ-S micro(Waters，USA)上进行。
其中，步骤7)中所述微污染物在纯水中的活性炭吸附去除率按照如下方法测定：
7-1)将待确定微污染物添加到纯水中，配制成微污染物混合液，并测定微污染物混合液中的微污染物含量；
7-2)向微污染物混合液中投加5mg/L粉末活性炭(通常为1-10mg/L，优选为5mg/L)，接着将微污染物混合液置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行活性炭吸附处理；
7-3)活性炭吸附7天后，利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得吸附过滤液；
7-4)采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定吸附过滤液中的剩余微污染物含量，并计算活性炭吸附处理的微污染物的吸附去除率，获得微污染物纯水中的活性炭吸附去除率，即获得微污染物的无吸附竞争微污染物去除基准。
特别是，步骤7-1)中特别是，采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物混合液中的微污染物含量。
尤其是，步骤7-1)中所述微污染物混合液中微污染物浓度为1-10μg/L，优选为5-10μg/L，进一步优选为5-6μg/L。
特别是，步骤7-2)中活性炭的投加浓度为≥4mg/L，优选为4-10mg/L，优选为5mg/L。
特别是，步骤7-4)中所述微污染物吸附去除率＝100％-[(活性炭吸附后溶液中微污染物浓度/活性炭吸附前溶液中微污染物浓度)×100％]。
尤其是，步骤7)中在相应活性炭投加量下，活性炭吸附的水中的有机物组分即为与微污染物具有活性炭竞争吸附的背景有机物组分。
特别是，在活性炭投加浓度为竞争性组分分离临界浓度A时，水中活性炭吸附的、占比为B的背景有机物组分为该微污染物的活性炭竞争吸附的背景有机物组分。
随着第一活性炭吸附过程中活性炭投量的不断增加，溶解性有机碳去除率的增加趋缓，意味着背景有机物中具有活性炭吸附能力的组分逐渐趋于耗尽
计算第二活性炭吸附过程中微污染物在水中的活性炭吸附去除率，并通过与微污染物在纯水中的活性炭去除率的比较，从而在所有可吸附的背景有机物中鉴定出活性炭对微污染物吸附过程有竞争效应的背景有机物组分。
a、无吸附竞争的参照标准(即微污染物在纯水中的活性炭吸附去除率)，以每种微污染物在纯水中，5mg/L活性炭投加量下的吸附去除百分比为准；
b、计算第二活性炭吸附过程中，5mg/L活性炭投加量下，每种微污染物的吸附去除百分比(即微污染物在水中，5mg/L活性炭投加量下的吸附去除率，即微污染物在水中的活性炭吸附去除率)。如某一微污染物在第二次活性炭吸附处理中的去除率等于或大于其对应的纯水中的吸附去除百分比，则认为水中的有机物中与该微污染物有吸附竞争能力的组分，已在第一次活性炭吸附中被完全去除，剩余背景有机物组分(第一阶段活性炭吸附后的剩余有机物)已不具备对该微污染物的吸附竞争能力，即无法降低微污染物的活性炭去除效率。最终确定竞争吸附组分为第一阶段已吸附的背景有机物组分。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和好处：
1、本发明方法首次实现了水中微污染物的活性炭吸附过程中，与微污染物具有活性炭吸附竞争性的背景有机物组分的分离；
2、本发明方法可以有效的从所有能够吸附在活性炭上的背景有机物中，根据其活性炭吸附能力，分离出对微污染物在活性炭吸附过程中具有和产生竞争效应的有机物组分；
3、本发明方法有效避免了常规吸附等温线测试过程中，水中竞争性强的背景有机物在每个活性炭投量下均具有限制微污染物活性炭吸附的能力，从而难以辨析一些吸附能力相对较弱的背景有机物组分是否参与了对微污染物吸附竞争的难题。只有确定背景有机物中竞争性DOM的具体含量，才可以在活性炭吸附工艺前的预处理过程中对竞争性背景有机物组分进行更有针对性的去除。
4、本发明方法使用的试剂成本低，实验方法简单，一次性投入较少，具有广泛的适用性。
5、本发明可有效区分背景有机物中的竞争性组分与非竞争性组分，并可揭示出不同微污染物所对应不同竞争性组分。水处理工艺优化中，在活性炭工艺前可设置不同类型的预处理工艺(混凝、氧化、膜分离等)。本发明可用来评价不同水中，预处理工艺对于不同微污染物对应竞争性组分的去除效果(即是否可有效降低竞争性组分在总体背景有机物中的比例)，从而优选出适合与活性炭工艺联合使用的预处理工艺类型。
现有水处理中，因背景有机物的竞争吸附，导致活性炭的用量偏高，工艺优化中希望通过组合工艺解决背景有机物的竞争吸附问题，所以需要对背景有机物中的竞争性有机物进行有效分离，以评价不同水质条件下、与不同工艺组合过程中竞争性有机物组分含量的变化，从而便于高效组合工艺的开发，提升活性炭对微污染物的吸附效果。而背景有机物可分为竞争性有机物和非竞争性有机物，需要对水中所有背景有机物先进行第一活性炭吸附，从而达到区分竞争性有机物和非竞争性有机物的目的。
本发明克服了传统吸附等温线实验无法确定竞争性背景有机物的缺陷，利用异步吸附的方法，有效区分水中与微污染物具有竞争性与非竞争性的背景有机物组分及其占比含量，还可揭示出不同微污染物所对应不同竞争性组分及其含量；本发明方法成本低，吸附剂除活性炭之外，无需其他吸附材料，且易于操作，具有较高的应用价值；而且本发明还可用于评估水处理的活性炭处理之前的预处理工艺的处理效果，优化适合与活性炭工艺联合使用的水处理工艺。
在背景有机物中分离影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物，是进一步解析这一组分分子特征(比如分子组成、疏水性、芳香性等)的基础。有助于在水中集中出现微污染物问题时，在水处理中活性炭吸附工艺前强化背景有机物的去除，针对不同的微污染物提出不同的治理措施(如高级氧化、膜分离或几种工艺的组合)，提高微污染物在水处理过程中的去除效率。
附图说明
图1为微污染物卡马西平在实施例2的不同活性炭投量下中的活性炭去除率图；
图2为微污染物咖啡因在实施例2的不同活性炭投量下中的活性炭去除率图；
图3为微污染物磺胺甲恶唑在实施例2的不同活性炭投量下中的活性炭去除率图；
图4为微污染物甲基苯并三唑在实施例4的不同活性炭投量下的活性炭去除率图；
图5为微污染物磺胺甲恶唑在实施例4的不同活性炭投量下中的活性炭去除率图；
图6为微污染物安妥明酸在实施例4的不同活性炭投量下中的活性炭去除率图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例中用到的所有原料和溶剂均为市售相应纯度产品。
原料：
粉末活性炭(Norit，荷兰)，比表面积1122m2/g；孔容0.74mL/g。符合《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJ/T 345-2010)中核心指标，也即比表面积>950m2/g，孔容积>0.65mL/g。
卡马西平(carbamazepine，CAS:298-46-4)、咖啡因(caffeine,CAS:58-08-2)和磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,CAS:723-46-6)；
甲酸、乙腈(LC-MS级，法国Biosolve)；
实施例1
1、精确量取纯水1.1L，并置于三角瓶中，然后再向三角瓶中加入含有3种微污染物(卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑)的微污染物混合储备液(6.6ml)，利用磁力搅拌器搅拌1h，溶解并充分混匀，配制成微污染物-纯水混合液，使得微污染物-纯水混合液中每种微污染物的最终浓度为6μg/L(通常为1-10μg/L，优选为6-10μg/L)；其中微污染物混合储备液按照如下方法配制而成：精确称取3种微污染物卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑加入到纯水中，搅拌溶解，混合均匀，即得，其中各微污染物的浓度均为1mg/L；
本实施例中微污染物以卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑为例进行说明，其他微污染物也适用于本发明，例如致嗅物质(二甲基异崁醇、土臭素、环柠檬醛等)、农药(阿特拉津、西玛津、多菌灵、二嗪农等)、全氟化合物(全氟磺酸、全氟辛酸等)、药物(茶碱、加巴喷丁、双氯芬酸等)等。
2、在微污染物-纯水混合液中取样100mL，采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物含量，其中：液相色谱柱采用ACQUITY
BEH C18(1.7μm粒径，2.1×50mm，Waters)，流动相为0.1％甲酸酸化的超纯水和乙腈初始流动相比例为A为90％，在4min内降至0％，并保持2min；再在2分钟内升至90％，并保持1min。流速为0.35ml/min。质谱分析采用配备电喷雾电离源(ESI)的Xevo TQ-S micro(Waters，USA)上进行；LC-MS/MS测定结果如下：卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑的浓度分别为6.17μg/L，6.25μg/L和6.49μg/L。
3、向微污染物-纯水混合液中投加5mg/L粉末活性炭(通常为≥4mg/L，优选为4-10mg/L，优选为5mg/L)，接着将微污染物-纯水混合液置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行活性炭吸附处理；
4、活性炭吸附7天后，利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得吸附过滤水液；
5、采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定吸附过滤水液中的剩余微污染物含量，其中：液相色谱柱采用ACQUITY
BEH C18(1.7μm粒径，2.1×50mm，Waters)，流动相为0.1％甲酸酸化的超纯水和乙腈初始流动相比例为A为90％，在4min内降至0％，并保持2min；再在2分钟内升至90％，并保持1min。流速为0.35ml/min。质谱分析采用配备电喷雾电离源(ESI)的Xevo TQ-S micro(Waters，USA)上进行；LC-MS/MS测定结果如下：卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑的浓度分别为0.09μg/L，0.20μg/L和0.72μg/L。
6、根据测定的吸附过滤水液中微污染物含量，计算活性炭吸附处理的微污染物的吸附去除百分比(吸附去除百分比＝1-(吸附后溶液中微污染物浓度/吸附前溶液中微污染物浓度)×100％)，获得各相应微污染物的无吸附竞争微污染物去除基准，测定结果分别如图1-3所示(图中最右侧点)，其中卡马西平、咖啡因、磺胺甲恶唑各自对应的无吸附竞争微污染物去除基准分别为98％、96％、89％。
实施例2：
1、城市污水的预处理
1-1、对采集自高碑店污水处理厂的生物处理段出水，利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除水中的悬浮性固体，获得第一过滤水，备用；
本实施例中城市污水以高碑店污水处理厂的生物处理段出水为例进行说明，其他城市污水，例如城市污水厂深度处理工艺中各工艺段(如混凝沉淀、氧化、膜分离等)的出水，也可以为江水、河水、湖水或水库水，均适用于本发明。
1-2、采用总有机碳分析仪(TOC-CPH，岛津)测定第一过滤水中的初始溶解性有机碳浓度DOC1；测定结果：DOC1为9.60mg/L；
2、第一活性炭吸附处理
2-1、根据测定的初始溶解性有机碳浓度(DOC1为9.60mg/L)，确定城市污水进行第一活性炭吸附处理时，所需投加到城市污水中的最大活性炭投加浓度Dmax，其中Dmax与DOC1的比值为20.83(通常Dmax：DOC1＝(20-30):1)，城市污水中最大活性炭投加浓度与初始溶解性有机碳浓度的比值为20.83:1；
本实施例中DOC1＝9.60mg/L，活性炭最高投量为20.83×9.60＝200mg/L。
2-2、从第一过滤水中分别精确移取10份置于三角瓶中，每份4L；
2-3、分别精确称取10份粉末活性炭，分别为20、40、80、120、160、240、320、480、640、800mg，然后分别加入到对应的10个三角瓶中；使得第一过滤水中活性炭的投加浓度分别为5、10、20、30、40、60、80、120、160和200mg/L；其中第一活性炭吸附处理过程中，活性炭投加浓度分别为最大活性炭投加浓度的2.5％、5％、10％、15％、20％、30％、40％、60％、80％、100％；混合均匀后，再分别置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行第一活性炭吸附处理；
2-4、活性炭吸附7天后，分别利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得第一吸附水液；
2-5、采用总有机碳分析仪(TOC-CPH，岛津)测定第一吸附水液中的溶解性有机碳浓度；测定结果如表1所示；
表1城市污水第一活性炭吸附后滤液中溶解性有机碳浓度及去除率
3、第二活性炭吸附处理
3-1、精确量取第一吸附水液1.1L，置于三角瓶中，然后再向三角瓶中加入含有3种微污染物(卡马西平、咖啡因和磺胺甲恶唑)的混合储备液(6.6ml)，利用磁力搅拌器搅拌1h，溶解并充分混匀，配制成微污染物-城市污水混合液，使得微污染物-城市污水混合液中每种微污染物的最终浓度为约6μg/L(通常为1-10μg/L)；其中微污染物混合储备液的配制方法与实施例1中的步骤1)的相同；
3-2、在微污染物-城市污水混合液中取样100mL，采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物-城市污水混合液中微污染物的含量，其中LC-MS/MS测定条件与实施例1的步骤2)相同；LC-MS/MS测定结果为：LC-MS/MS测定结果见表2；
3-3、向微污染物-城市污水混合液中分别投加5mg/L粉末活性炭(通常为≥4mg/L，优选为4-10mg/L，优选为5mg/L)，接着将各微污染物-城市污水混合液分别置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行第二活性炭吸附处理；
第二活性炭吸附处理过程中，活性炭吸附加入到第一吸附水液中的微污染物以及第一吸附水液中剩余的背景有机物组分。
第二活性炭吸附处理分别设置两组重复实验，以减小少量粉末活性炭在称量过程中的误差对实验带来的影响。
第二阶段的活性炭投加量需要满足两个要求：
(i)第二阶段的活性炭投加量应尽可能低。背景有机物与微污染物对低投量活性炭上的吸附位点的竞争更激烈，微污染物在纯水和城市污水中去除率的差值也更大(差值需大于5％)；(i)多次实验重复时，对微污染物去除率的误差需<10％。活性炭投加量过低时(1-4mg/L),微污染物去除率的误差较大，故第二阶段吸附不宜采用过于小的活性炭投量(1-4mg/L)。
3-4、第二活性炭吸附7天后，分别利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得第二吸附水液；
3-5、采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定第二吸附水液中的剩余微污染物含量，其中LC-MS/MS测定条件与实施例1的步骤5)相同；LC-MS/MS测定结果为：LC-MS/MS测定结果见表2；
表2城市污水第二活性炭吸附前后微污染物的浓度
3-6、计算第二活性炭吸附处理过程中各微污染物的吸附去除百分比(第二吸附去除百分比＝[1-(第二活性炭吸附后溶液中微污染物浓度/第二活性炭吸附前溶液中微污染物浓度)]×100％)，测定结果如图1-3所示。
由测定结果可知：
A、无吸附竞争的参照标准，即以每种微污染物(卡马西平、咖啡因或磺胺甲恶唑)在纯水中5mg/L活性炭投加量下的吸附去除百分比为基准；
B、计算第二活性炭吸附过程中(5mg/L活性炭投加量下)，每种微污染物的活性炭吸附去除百分比；如果某一微污染物(卡马西平、咖啡因或磺胺甲恶唑)的活性炭吸附去除百分比等于或大于该微污染物在纯水中的活性炭吸附去除百分比(即无吸附竞争微污染物去除基准)，则认为城市污水中含有的与该微污染物有吸附竞争能力的背景有机物组分已经在第一活性炭吸附处理过程中被完全去除，城市污水中剩余背景有机物组分(即第一活性炭吸附后剩余的背景有机物组分)对该微污染物已不具备吸附竞争能力，即无法降低微污染物的活性炭去除效率，因此最终确定：与该微污染物具有活性炭竞争吸附的背景有机物组分为第一活性炭吸附处理中已被吸附去除的背景有机物组分。
C、微污染物卡马西平，如图1
C1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后卡马西平的吸附去除百分比为98％(图1中最右侧点)，即无吸附竞争微污染物卡马西平去除基准为98％；
C2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后卡马西平的吸附去除百分比为91％；
C3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥20mg/L时，卡马西平去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争微污染物卡马西平去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中20mg/L活性炭投加量(图1中垂直虚线)即可以有效去除原水中的与卡马西平具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表1，即该城市污水中26％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与卡马西平竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说在该城市污水中的26％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物卡马西平具有活性炭吸附竞争性。
D、微污染物咖啡因，如图2
D1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后咖啡因的吸附去除百分比为96％(图2中最右侧点)，即无吸附竞争微污染物咖啡因去除的基准为96％；
D2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后咖啡因的吸附去除百分比为74％；
D3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥40mg/L时，咖啡因去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争的微污染物咖啡因去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中40mg/L活性炭投加量(图2中垂直虚线)即可以有效去除原水中的与咖啡因具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表1，即该城市污水中44％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与咖啡因竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说该城市污水中的44％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物咖啡因具有活性炭吸附竞争性。
E、微污染物磺胺甲恶唑，如图3
E1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后磺胺甲恶唑的吸附去除百分比为89％(图3中最右侧点)即无吸附竞争微污染物磺胺甲恶唑去除基准为89％；
E2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后磺胺甲恶唑的吸附去除百分比为19％；
E3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥200mg/L时，磺胺甲恶唑去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争的微污染物磺胺甲恶唑去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中200mg/L活性炭(图3中垂直虚线)即可以有效去除原水中的与磺胺甲恶唑具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表1，即该城市污水中72％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与磺胺甲恶唑竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说该城市污水中的72％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物磺胺甲恶唑具有活性炭吸附竞争性。
对照例1
除了不进行步骤2)的第一活性炭吸附处理，即第一活性炭吸附处理过程中活性炭投加量为0之外，其余与实施例2相同，测定结果：不经过第一活性炭吸附处理，第二活性炭吸附处理过程中5mg/L活性炭添加量，吸附后卡马西平、咖啡因、磺胺甲恶唑的吸附去除百分比分别为91％、74％、19％。
实施例3
1、精确量取纯水1.1L，并置于三角瓶中，然后再向三角瓶中加入含有3种微污染物(甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸)的微污染物混合储备液(6.6ml)，利用磁力搅拌器搅拌1h，溶解并充分混匀，配制成微污染物-纯水混合液，使得微污染物-纯水混合液中每种微污染物的最终浓度为6μg/L(通常为1-10μg/L，优选为6-10μg/L)；其中微污染物混合储备液按照如下方法配制而成：将微污染物甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑和安妥明酸加入到纯水中，搅拌溶解，混合均匀，各微污染物的的浓度为1mg/L；
本实施例中微污染物以甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑和安妥明酸为例进行说明，其他微污染物均适用于本发明，例如致嗅物质(二甲基异崁醇、土臭素、环柠檬醛等)、农药(阿特拉津、西玛津、多菌灵、二嗪农等)、全氟化合物(全氟磺酸、全氟辛酸等)、药物(茶碱、加巴喷丁、双氯芬酸等)。
2、在微污染物-纯水混合液中取样100mL，采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物含量，其中LC-MS/MS测定条件与实施例1的步骤2)相同；LC-MS/MS测定结果如下：甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑和安妥明酸的浓度分别为6.14μg/L，6.38μg/L和6.10μg/L。
3、向微污染物-纯水混合液中投加5mg/L粉末活性炭(通常为1-10mg/L，优选为5mg/L)，接着将微污染物-纯水混合液置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行活性炭吸附处理；
4、活性炭吸附7天后，利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得吸附过滤水液；
5、采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定吸附过滤水液中的剩余微污染物含量，其中：液相色谱柱采用
BEH C18(1.7μm粒径，2.1×50mm，Waters)，流动相为0.1％甲酸酸化的超纯水和乙腈初始流动相比例为A为90％，在4min内降至0％，并保持2min；再在2分钟内升至90％，并保持1min。流速为0.35ml/min。质谱分析采用配备电喷雾电离源(ESI)的Xevo TQ-S micro(Waters，USA)上进行；LC-MS/MS测定结果如下：甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑和安妥明酸的浓度分别为0.15μg/L，0.71μg/L和0.29μg/L。
6、根据测定的吸附过滤水液中微污染物含量，计算活性炭吸附处理的微污染物的吸附去除百分比，获得各相应微污染物的无吸附竞争微污染物去除基准，测定结果分别如图4-6所示(图中最右侧点)，其中甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸各自对应的无吸附竞争微污染物去除基准分别为98％、89％、95％。
实施例4
1、天然水的预处理
1-1、对采集自上海黄浦江的水源水利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除水源水中的悬浮性固体，获得第一过滤水，备用；
1-2、采用总有机碳分析仪(TOC-CPH，岛津)测定第一过滤水中的初始溶解性有机碳浓度DOC1；测定结果：DOC1为4.73mg/L；
2、第一活性炭吸附处理
2-1、根据测定的初始溶解性有机碳浓度(DOC1为4.73mg/L)，确定天然水进行第一活性炭吸附处理时，所需投加到天然水中的最大活性炭投加浓度Dmax，其中Dmax与DOC1的比值为21.15(通常Dmax：DOC1＝(20-30):1)，天然水中最大活性炭投加浓度与初始溶解性有机碳浓度的比值为21.15:1；
本实施例中DOC1＝4.73mg/L，活性炭最高投量为21.15×4.73＝100mg/L。
2-2、从第一过滤水中分别精确移取10份置于三角瓶中，每份4L；
2-3、分别精确称取10份粉末活性炭，分别为10、20、40、60、80、120、160、240、320和400mg，然后分别加入到对应的10个三角瓶中；使得第一过滤水中活性炭的投加浓度分别为2.5、5、10、15、20、30、40、60、80和100mg/L；其中第一活性炭吸附处理过程中，活性炭投加浓度分别为最大活性炭投加浓度的2.5％、5％、10％、15％、20％、30％、40％、60％、80％、100％的投加浓度梯度；混合均匀后，再分别置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行第一活性炭吸附处理；
2-4、活性炭吸附7天后，分别利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得第一吸附水液；
2-5、采用总有机碳分析仪(TOC-CPH，岛津)测定第一吸附水液中的溶解性有机碳浓度；测定结果如表3所示；
表3天然水第一活性炭吸附后滤液中溶解性有机碳浓度及去除率
3、第二活性炭吸附处理
3-1、精确量取第一吸附水液1.1L，并置于三角瓶中，然后再向各三角瓶中分别加入含有3种微污染物(甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸)的混合储备液(6.6ml)，利用磁力搅拌器搅拌1h，溶解并充分混匀，配制成微污染物-天然水混合液，使得微污染物-天然水混合液中每种微污染物的浓度约为6μg/L(通常为1-10μg/L)；其中微污染物混合储备液的配制方法与实施例3中的步骤1)的相同；
3-2、在微污染物-天然水混合液中取样100mL，采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定微污染物-天然水混合液中微污染物的含量，其中LC-MS/MS测定条件与实施例1的步骤4)相同；LC-MS/MS测定结果见表4；
3-3、向微污染物-天然水混合液中分别投加5mg/L粉末活性炭(通常为≥4mg/L，优选为4-10mg/L，优选为5mg/L)，接着将各微污染物-天然水混合液分别置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行第二活性炭吸附处理；
第二活性炭吸附处理过程中，活性炭吸附加入到第一吸附水液中的微污染物以及第一吸附水液中剩余的背景有机物组分。
第二活性炭吸附处理分别设置两组重复实验，以减小少量粉末活性炭在称量过程中的误差对实验带来的影响。
第二阶段的活性炭投加量需要满足两个要求：
(i)第二阶段的活性炭投加量应尽可能低。背景有机物与微污染物对低投量活性炭上的吸附位点的竞争更激烈，微污染物在纯水和天然水中去除率的差值也更大(差值需大于5％)；(i)多次实验重复时，对微污染物去除率的误差需<10％。活性炭投加量过低时(1-4mg/L),微污染物去除率的误差较大，故第二阶段吸附不宜采用过于小的活性炭投量(1-4mg/L)。
3-4、第二活性炭吸附7天后，分别利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得第二吸附水液；
3-5、采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定第二吸附水液中的剩余微污染物含量，其中LC-MS/MS测定条件与实施例3的步骤5)相同；LC-MS/MS测定结果见表4；
3-6、计算第二活性炭吸附处理过程中各微污染物的吸附去除百分比，测定结果如图4-6所示。
表4天然水第二活性炭吸附前后微污染物的浓度
由测定结果可知：
A、无吸附竞争的参照标准，即以每种微污染物(甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸)在纯水中5mg/L活性炭投加量下的吸附去除百分比为基准；
B、计算第二活性炭吸附过程中(5mg/L活性炭投加量下)，每种微污染物的活性炭吸附去除百分比；如果某一微污染物(甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸)的活性炭吸附去除百分比等于或大于该微污染物在纯水中的活性炭吸附去除百分比(即无吸附竞争微污染物去除基准)，则认为天然水中含有的与该微污染物有吸附竞争能力的背景有机物组分已经在第一活性炭吸附处理过程中被完全去除，天然水中剩余的背景有机物组分(即第一活性炭吸附后剩余的背景有机物组分)对该微污染物已不具备吸附竞争能力，即无法降低微污染物的活性炭去除效率，因此最终确定：与该微污染物具有活性炭竞争吸附的背景有机物组分为第一活性炭吸附处理中已被吸附去除的背景有机物组分。
C、微污染物甲基苯并三唑，如图4
C1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后甲基苯并三唑的吸附去除百分比为98％(图4中最右侧点)，即无吸附竞争微污染物甲基苯并三唑去除的基准为98％；
C2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后甲基苯并三唑的吸附去除百分比为90％；
C3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥10mg/L时，甲基苯并三唑去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争微污染物甲基苯并三唑去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中10mg/L活性炭投加量(图4中垂直虚线)即可以有效去除原水(黄浦江水)中的与甲基苯并三唑具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表2，即该天然水中51％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与甲基苯并三唑竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说该天然水中的51％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物甲基苯并三唑具有活性炭吸附竞争性。
D、微污染物磺胺甲恶唑，如图5
D1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后磺胺甲恶唑的吸附去除百分比为89％(图5中最右侧点)即无吸附竞争微污染物磺胺甲恶唑去除基准为89％；
D2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后磺胺甲恶唑的吸附去除百分比为24％；
D3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥20mg/L时，磺胺甲恶唑去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争微污染物磺胺甲恶唑去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中20mg/L活性炭(图5中垂直虚线)即可以有效去除原水(黄浦江水)中的与磺胺甲恶唑具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表2，即该天然水中55％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与磺胺甲恶唑竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说该天然水中55％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物磺胺甲恶唑具有活性炭吸附竞争性。
E、微污染物安妥明酸，如图6
E1)在纯水中，5mg/L活性炭吸附后安妥明酸的吸附去除百分比为95％(图6中最右侧点)，即无吸附竞争时微污染物安妥明酸去除的基准为95％；
E2)在原水(即未经第一活性炭吸附处理)中，5mg/L活性炭吸附后安妥明酸的吸附去除百分比为23％；
E3)在第一活性炭吸附中活性炭投量≥80mg/L时，安妥明酸去除率即已达到纯水去除率水平(即无吸附竞争微污染物安妥明酸去除基准)，说明第一活性炭吸附处理过程中80mg/L活性炭投加量(图6中垂直虚线)即可以有效去除原水(黄浦江水)中的与安妥明酸具有吸附竞争作用的背景有机物组分；对照表2，即该天然水中74％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与安妥明酸竞争活性炭吸附位点的能力，也就是说在该天然水中的74％的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与微污染物安妥明酸具有活性炭吸附竞争性。
对照例2
除了不进行步骤2)的第一活性炭吸附处理，即第一活性炭吸附处理过程中活性炭投加量为0之外，其余与实施例3相同，测定结果：不经过第一活性炭吸附处理，第二活性炭吸附处理过程中5mg/L活性炭添加量，吸附后甲基苯并三唑、磺胺甲恶唑、安妥明酸的吸附去除百分比分别为90％、24％、23％。
本发明上述实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，其特征是，包括向水中分2次加入活性炭，对水分别进行2次活性炭吸附处理；然后比较微污染物在纯水中，与在经过第1次活性炭处理后的水中的活性炭吸附去除率；微污染物在经过第1次活性炭处理后水中的活性炭吸附去除率大于等于在纯水中的活性炭吸附去除率时，即可确认在第1次活性炭吸附处理时，相应活性炭投加浓度下的被活性炭吸附的背景有机物为该微污染物的竞争性背景有机物；相应溶解性有机碳去除率为水中影响活性炭吸附该微污染物的竞争吸附有机物占比。
2.如权利要求1所述的确定方法，其特征是，第一次活性炭吸附处理为：向水中分别投加不同浓度梯度的活性炭，进行活性炭吸附处理；接着测定活性炭吸附后水中溶解性有机碳浓度；然后计算不同浓度梯度的活性炭投加量下，水中溶解性有机碳去除率。
3.如权利要求1或2所述的确定方法，其特征是，第二次活性炭吸附处理为：向进行了第一次活性炭吸附处理后的水中加入待确定的微污染物；接着加入活性炭，进行所述第二活性炭吸附处理；然后在测定第二活性炭吸附处理后水中的微污染物的浓度，并计算微污染物在水中的去除率。
4.如权利要求1或2所述的确定方法，其特征是，所述水为天然水或/和城市污水。
5.一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，其特征是，包括如下步骤：
1)测定水中初始溶解性有机碳浓度DOC1；
2)根据测定的溶解性有机碳浓度，确定对水进行第一次活性炭吸附处理时，所需投加到水中的最大活性炭投加浓度Dmax，其中水中最大活性炭投加浓度与初始溶解性有机碳浓度的比值为20-30:1，即水中每含有1mg/L溶解性有机碳，投加活性炭后，水中最大活性炭投加浓度为20-30mg/L(Dmax：DOC1＝(20-30):1)；
3)分别精确量取N份水，按照最大活性炭投加浓度的2.5％-100％的投加梯度量，向每份水中分别投加不同浓度梯度的活性炭，进行第一活性炭吸附处理；
4)第一活性炭吸附处理结束后，过滤，去除投加的活性炭，收集过滤液，获得第一吸附水；然后测定第一吸附水中的溶解性有机碳浓度，并计算不同活性炭投加浓度下溶解性有机碳去除率；
5)向第一吸附水中添加具有健康或感官风险的典型微污染物，配制成微污染物-水混合液，并进行微污染物浓度测定，其中微污染物-水混合液中的微污染物的浓度为1-10μg/L；接着向微污染物-水混合液中投加活性炭，进行第二次活性炭吸附；
6)第二次活性炭吸附处理结束后，过滤，去除投加的活性炭，收集过滤液，获得第二吸附水；然后测定第二吸附水中的微污染物含量，并计算第二次活性炭吸附处理过程中添加到第一吸附水中微污染物的活性炭吸附去除率，即微污染物在第一吸附水-中的活性炭吸附去除率；
7)首先对微污染物在第一吸附水和在纯水中的活性炭吸附去除率进行比较，确定微污染物在水中的去除率等于或大于该微污染物在纯水中的活性炭去除率时所对应的第一活性炭吸附过程中活性炭投加最低浓度A，即竞争性组分分离临界浓度A；接着根据确定的竞争性组分分离临界浓度A，查询步骤4)计算获得的相应活性炭投加浓度下所对应的水中溶解性有机碳的去除率B；然后得到水中与微污染物具有活性炭吸附竞争性的背景有机物组分占水中所有背景有机物组分的百分比即为相应活性炭投加浓度下所对应的水中溶解性有机碳的去除率B，即水中占比为B的背景有机物组分(以溶解性有机碳计)与该微污染物竞争活性炭吸附位点。
6.如权利要求5所述的确定方法，其特征是，步骤1)、步骤4)中采用总有机碳分析仪测定所述的溶解性有机碳浓度DOC。
7.如权利要求5或6所述的确定方法，其特征是，步骤3)中所述N≥6，优选为6-20，进一步优选为10。
8.如权利要求5或6所述的确定方法，其特征是，步骤3)中按照最大活性炭投加浓度的2.5％、5％、10％、15％、20％、30％、40％、60％、80％、100％的投加梯度量，向每份水中添加不同浓度梯度的活性炭。
9.如权利要求5或6所述的确定方法，其特征是，步骤5)、步骤6)中采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)分别测定微污染物-水混合液、第二吸附水中微污染物含量。
10.如权利要求5或6所述的确定方法，其特征是，步骤7)中所述微污染物在纯水中的活性炭吸附去除率按照如下方法测定：
7-1)将待确定微污染物添加到纯水中，配制成微污染物混合液，并测定微污染物混合液中的微污染物含量；
7-2)向微污染物混合液中投加≥4mg/L粉末活性炭(优选为4-10mg/L)，接着将微污染物混合液置于摇床上，于20±5℃、120±10rpm的条件下，混合摇匀，进行活性炭吸附处理；
7-3)活性炭吸附7天后，利用0.45μm聚醚砜针式滤器进行过滤，去除投加的粉末活性炭，收集滤液，获得吸附过滤液；
7-4)采用高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定吸附过滤液中的剩余微污染物含量，并计算活性炭吸附处理的微污染物的吸附去除率，获得微污染物纯水中的活性炭吸附去除率，即获得微污染物的无吸附竞争微污染物去除基准。
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| CN115465913A (zh) * | 2022-11-01 | 2022-12-13 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种强化水中微污染物去除的活性炭多级投加方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114890495B (zh) | 2023-03-21 |
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