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      化學沉淀法處理水源砷污染試驗研究

      2013-12-31 00:00:00王娟珍薛長安姚永鋒
      科技創(chuàng)新導報 2013年13期

      摘要:砷是供水企業(yè)特別關(guān)注的污染物之一,采用化學沉淀法可以有效去除受砷污染的原水,對砷含量為131.5 μg/L的原水通過投加次氯酸鈉使余氯達到2.0 mg/L,然后投加10 mg/L三氯化鐵,可以使砷的含量降低到0.093 μg/L,達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》的要求。

      關(guān)鍵詞:砷 化學沉淀 三氯化鐵 混凝

      中圖分類號:X781.1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)05(a)-0135-02

      城市供水是城市的生命線,是經(jīng)濟發(fā)展和社會和諧的重要保障。近年來,我國供水水源突發(fā)性水質(zhì)污染事故頻繁發(fā)生,對城市供水安全造成了嚴重的威脅。由于突發(fā)性水污染事故的突發(fā)性,導致事故時間、地點、污染物的不確定性和不可預知性,因此城市供水應急建設已經(jīng)成為城市安全供水不可或缺的重要部分。砷是一種有毒有害的致癌物質(zhì),含砷化合物廣泛用于生產(chǎn)晶體管、激光、半導體的合鑄劑,以及用于加工玻璃、色素、紡織品、紙、金屬黏合劑,木材防腐劑、彈藥、制革、農(nóng)藥等[1]。砷在《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)中被列為毒理學指標,其限值為10μg/L[2]。砷在飲用水中通常As3+和As5+形式存在的,毒性更強,約為60倍[3]。住房和城鄉(xiāng)建設部于2009年組織編寫了《城市供水系統(tǒng)應急凈水技術(shù)指導手冊(試行)》(以下簡稱《手冊》),《手冊》對153種有毒有害污染物進行了應急方面的介紹。參照《手冊》3.3.4砷的化學沉淀處理技術(shù)[4],針對西安水質(zhì)及水處理工藝,研究了三氯化鐵沉淀法對水中砷的去除效果。

      1 試驗部分

      1.1 試驗儀器與設備

      雙道原子熒光光度計(北京吉大小天鵝儀器有限公司),酸度計,臺式濁度儀,火焰原子吸收儀(德國耶拿儀器公司),HACH便攜式余氯測定儀(哈希公司),真空抽濾裝置,型六聯(lián)磁力攪拌器。

      1.2 試驗材料

      砷標準物質(zhì)100 mg/mL,擴展不確定度為0.8%,基體為,中國計量科學研究院生產(chǎn)。三氯化鐵,分析純;次氯酸鈉溶液,分析純,有效氯含量不小于10%。

      1.3 試驗用水

      以西安市黑河水庫2012年9月原水作為研究對象,通過加入砷標準物質(zhì)模擬受污染水體。原水水質(zhì)如表1所示。

      1.4 試驗原理及方法

      1.4.1 試驗原理

      砷在水中通常和形式存在的,鐵鹽對的去除效果較好,較難與鐵鹽沉淀去除。對于含有的水,通過投加氧化劑,將氧化為的砷酸根,砷酸根與三價鐵生成難溶解的砷酸鐵,然后與三價鐵水解產(chǎn)生的新生態(tài)氫氧化鐵吸附混凝共沉淀去除[4]。

      1.4.2 試驗過程

      取1L原水加入砷標準物質(zhì)(成分為)作為外源污染物,攪拌均勻后加入氧化劑次氯酸鈉,使溶液中余氯濃度為2.0 mg/L。然后投加加三氯化鐵,使用磁力攪拌機攪拌,運行參數(shù)為300 r/min,1 min;50 r/min,5 min;25 r/min,5 min;靜置10 min;取上清液用0.45 μm定性濾紙抽濾,棄去初濾液約50 mL,測定濾液中的砷濃度和鐵濃度、余氯濃度。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 三氯化鐵投加量對砷去除效果的影響

      以約10倍砷標準限值配制污染水樣,經(jīng)測量砷濃度為131.5 μg/L,加入次氯酸鈉作為氧化劑,使溶液中余氯濃度為2.0 mg/L。當三氯化鐵投加量依次為5,10,15,20 mg/L,對砷去除效果見表2。

      從表2可以看出,增大三氯化鐵的投加量,砷的殘余濃度明顯降低,當投加量為10 mg/L時,砷的殘余濃度0.093 μg/L,遠低于《生活飲用水衛(wèi)生標準》10 μg/L的限值,去除率達到99.3%。此時,殘余鐵濃度小于0.02 mg/L,余氯為0.57 mg/L。說明在實驗水質(zhì)情況下,只要反應開始時余氯量大于2.0 mg/L,就可以充分將氧化為,投加10 mg/L三氯化鐵就可以達到去除砷的目的。

      2.2 pH對三氯化鐵去除砷的影響

      調(diào)整水樣的pH分別為7.0、7.5、8.0、8.5、9,投加10 mg/L三氯化鐵處理上述砷污染水樣,砷的去除效果見圖1。

      從圖1可以看出,pH值在7.0~9.0的范圍內(nèi),pH值的變化對砷的去除率有一定的影響,pH值越低,砷殘余濃度越低,砷去除的效果越好,但是pH的影響程度有限。

      3 結(jié)論

      ①對于城市水源突發(fā)性砷污染,當原水中砷濃度為131.5 μg/L時,經(jīng)投加次氯酸鈉氧化劑使余氯量大于2.0 mg/L,投加10 mg/L三氯化鐵,可以使砷的殘余濃度降低到0.093 μg/L。需要注意氧化劑投加應足量,確保三價砷完全氧化為五價砷。另外三氯化鐵投加應適量,如果三氯化鐵過量投加會導致鐵超標,導致水質(zhì)二次污染。

      ②pH值對三氯化鐵處理砷污染效果影響程度有限,在應急處理突發(fā)性砷污染原水時,pH值可以不作為重要的考慮因素。

      參考文獻

      [1]秦鈺慧.飲用水衛(wèi)生與處理技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

      [2]生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)[S].北京:標準出版社,2006.

      [3] 白愛梅,李躍,范中學.砷對人體健康的危害[J].微量元素與健康研究,2007,24(1):61-62.

      [4]城市供水系統(tǒng)應急凈水技術(shù)指導手冊(試行)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

      [5] 沈躍文,劉軼琨,汪競龍.飲用水源地砷污染事故的應急監(jiān)測和處置[J].儀器儀表與分析監(jiān)測,2011(1):33-36.

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