化學沉淀法處理水源砷污染試驗研究

摘要：砷是供水企業特別關注的污染物之一，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《生活飲用水衛生標準》的要求。

關鍵詞：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，是經濟發展和社會和諧的重要保障。近年來，我國供水水源突發性水質污染事故頻繁發生，對城市供水安全造成了嚴重的威脅。由于突發性水污染事故的突發性，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，含砷化合物廣泛用于生產晶體管、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、農藥等[1]。砷在《生活飲用水衛生標準》（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]。住房和城鄉建設部于2009年組織編寫了《城市供水系統應急凈水技術指導手冊（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[4]，針對西安水質及水處理工藝，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，型六聯磁力攪拌器。

1.2 試驗材料

砷標準物質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。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模擬受污染水體。原水水質如表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生的新生態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（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，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 結論

①對于城市水源突發性砷污染，當原水中砷濃度為131.5 μg/L時，經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.飲用水衛生與處理技術[M].北京：化學工業出版社，2002.

[2]生活飲用水衛生標準（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]城市供水系統應急凈水技術指導手冊（試行）[M].北京：中國建筑工業出版社， 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測和處置[J].儀器儀表與分析監測，2011（1）：33-36.