食品级树脂，溴/硝酸盐的去除，保留偏硅酸/锶等有益物质

1、矿泉水中产生溴酸盐的原因

臭氧消毒作为氯消毒的替代方法，已被越来越多地应用到饮用水等行业，而臭氧消毒副产物溴酸盐已被国际癌症研究机构定为2B级的潜在致癌物。通过试验论证了臭氧浓度、溴离子含量和pH对溴酸盐生成的影响。在实际生产中，可以通过降低臭氧浓度、溴离子含量和pH的方法来减少溴酸盐的生成。

臭氧是一种广谱型杀菌剂，具有很强的氧化性，与氯相比，其杀菌能力强，作用快，耗量少，效果较好，不会产生氯化消毒副产物。臭氧不仅能杀灭水中的普通菌类，还能杀灭抗氯性强的病毒和芽孢，且残留的臭氧因易分解而不会造成二次污染，臭氧杀菌无疑是饮用水消毒的理想方法， 也是目前普遍采用的方法 。因此，臭氧消毒作为氯消毒的替代方法，已被越来越多地应用到饮用水等行业。

天然矿泉水中若含有一定量的溴离子，臭氧杀菌过程中，会与水中溴离子反应，生成杀菌副产物溴酸盐，溴酸盐是目前被国际癌症研究机构定为2B级（较高致癌可能性）的潜在致癌物，我国自2009年10月1日起实施的GB8537-2008标准中对溴酸盐的控制指标值为10μg/L，因此如何有效控制矿泉水中溴酸盐的含量显得尤为重要。

2.溴酸盐的形成过程

溴酸盐的形成过程较为复杂，最早由Haag和Hoigne（1983）提出，溴酸盐的形成有两条途径：

（1）臭氧直接氧化；

（2）臭氧/氢氧自由基（·OH）氧化。Pinkernell等指出在含溴原水臭氧化反应的初期阶段，溴酸盐的形成速度较快，溴酸盐的形成主要是由于羟基自由基的作用；在反应的第2阶段，溴酸盐的形成速度相对较缓，此阶段中臭氧分子和羟基自由基共同参与反应。目前研究的控制溴酸盐的生成有多种途径，如降低pH、加氨、加过氧化氢、活性炭吸附等。在实际生产过程中，矿泉水中加氨是无法想象的，活性炭虽然对溴酸盐有很好的去除作用，但经过长时间使用后，其表面性质会发生变化，且会被生物膜覆盖，影响溴酸盐的有效去除，而过氧化氢的使用存在一个最佳投加量的问题，均难以在实际的生产中实现。

3.影响矿泉水中溴酸盐含量的因素

研究发现:

1) 臭氧浓度对溴酸盐含量的影响

随着水中臭氧浓度的增加，BrO3-的检出量明显增加，且当臭氧浓度从0.89mg/L增加到1.52mg/L时，这种增加趋势更明显，直至水中的Br- 全部转化为BrO3-。因此，在生产过程中，根据水质条件，合理的控制臭氧投加量对于溴酸盐含量的控制至关重要。

2)pH值对溴酸盐含量的影响

在一定的水温、Br-浓度下，溴酸盐的检出量随pH的降低而降低，这主要是因为pH降低，改变了中间产物HOBr/OBr-的平衡，降低pH使·OH的量减少，因此HOBr/OBr-被·OH氧化生成BrO3-的量也相应减少，但是通过降低pH的方法控制溴酸盐含量远没有通过控制臭氧浓度的方式显著。

3）溴离子对臭氧氧化过程中溴酸盐生成的影响存在着临界浓度，低于此浓度时，生成的溴酸根几乎不可检出，这个临界浓度与水的pH、臭氧投量、DOC以及碱度等有关，随水质不同而变化。在其他水质条件相同的情况下，溴离子浓度对溴酸盐产生显著影响，随着溴离子浓度增加溴酸盐产生量明显增加。

综上所述，水中臭氧浓度和原水的Br-含量是溴酸盐生成量的决定因素，增加二者之一都可以使溴酸盐的含量明显升高，国内有23%的矿泉水原水溴化物含量为50~100mg/L，有41%矿泉水原水含溴化物含量超过100mg/L，因此，在实际的生产过程中，在使用臭氧对矿泉水杀菌时，应尽量选择Br-低的矿泉水作为生产用水，在保证杀菌效果的基础上，适当的降低臭氧浓度，必要时可通过适当的调节pH，以抑制溴酸盐的生成，满足生产需要。

4.矿泉水中酸盐超标问题的解决方案

为了解决矿泉水中溴酸盐超标问题，科海思（北京）科技有限公司一款食品级的矿泉水除溴酸盐离子交换树脂Tulsion®A-62mp，可以保证矿泉水溴酸盐出水稳定在10ppb以下，且对矿泉水中的有益成分如：偏硅酸、锶、锌、溶解性总固体（TDS）等均没有影响，在国内外有多个矿泉水应用案例。

山东某矿泉水企业的应用现场