凈水器鉛加標測試研究

◎ 葛冰洋，莊 棪，朱 南，王 川，張駿馳

（1.南京市產品質量監督檢驗院，江蘇 南京 210019；2.艾歐史密斯（中國）環境電器有限公司，江蘇 南京 211200）

中國地表水中西北諸河和西南諸河水質為優，浙閩片河流、長江和珠江流域水質為良好，黃河、松花江、淮河和遼河流域為輕度污染，海河流域為中度污染。其中，Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類地表水占32.1%、湖泊(水庫)占37.4%、地下水占66.6%[1]。由此可見，居民飲用水水源存在較大程度的污染[2]。在眾多水污染中，重金屬污染是水污染最主要形式之一。隨著工業發展，越來越多的重金屬被人們開采并利用，同時造成含有各種重金屬的工業廢液流入到水體中，使水體中的重金屬污染越來越嚴重。目前自來水廠對水中重金屬元素的常規去除方法并不能夠完全去除原水中含有的重金屬元素[3]。研究表明人們長期飲用含有重金屬的水，會對人體健康產生極大的影響[4-6]。鉛是一種對人體危害極大的有毒重金屬，鉛及其化合物進入機體后將對神經、造血、消化、腎臟、心血管和內分泌等多個系統造成危害，若含量過高則會引起鉛中毒[7-9]。隨著工業市場的迅速發展，鉛被廣泛應用到各行各業，鉛對環境的污染越來越重，對人體的健康危害也越來越大。目前鉛主要是通過食物、飲用水、空氣等方式影響人體健康。由于兒童大腦正在發育，神經系統處于敏感期，在同樣的鉛環境下吸入量比成人高出好幾倍，受害極為嚴重，兒童鉛中毒會出現發育遲緩、食欲不振、行走不便、便秘和失眠，甚至個別會伴有多動、聽覺障礙、注意不集中和智力低下等現象，嚴重者會造成腦組織損傷，可能導致終身殘疾[10]。

截止2020年底，我國農村人口比例仍然＞40%，他們無法使用經過初步凈化處理的自來水，普遍飲用的是偏堿性的地下水。重金屬鉛在弱堿性條件下會產生沉淀，而凈水器在此條件下對鉛的去除作用也會發生變化。目前我國的測試標準僅評估在酸性條件下的重金屬鉛加標去除率，對弱堿性條件下的重金屬鉛加標方法還尚未制定，沒有相應的評估方法去檢測凈水器性能，這給人們的生命健康帶來較大的安全隱患[11]。2021年底，葛冰洋等[12]開發了弱堿性鉛加標液的配制方法，為凈水器弱堿性鉛加標測試提供了方法依據。

本文對市場上常見的活性炭、超濾、反滲透3類凈水器進行弱堿性加標測試研究，同時探討了弱酸性和弱堿性鉛加標液對凈水器壽命與鉛去除率的影響，以對凈水器性能做出更全面的評估。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選取18款家用凈水器作為試驗用凈水器，凈化單元主要為活性炭、超濾、反滲透等工藝的組合，每種類型凈水器選擇6種不同的品牌型號，將其分別編號為C1～C6，U1～U6，R1～R6。

MgSO4·7H2O 、 CaCl2·2H2O、NaHCO3、Pb(NO3)2、NaClO、NaOH和36%HCl，試劑均為AR級，均購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

PinAAcle 900Z石墨爐原子吸收光譜儀（美國Agilent公司）；DR5000紫外分光光度計（美國Agilent公司）；FE20 pH計（瑞士METTLER TOLEDO公司）；MS204TS精密分析天平（瑞士METTLER TOLEDO公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 加標水配制

弱堿性加標水參照文獻[12]中的方法，弱酸性加標水參照《家用和類似用途純凈水處理器》（QB/T 4144—2019）要求進行配制,重金屬鉛配制濃度為50 μg·L-1。

1.3.2 測試水樣制備與檢測

對凈水器進行預處理沖洗操作，通入加標水，按試驗要求分別進行水樣采集，同時采集過濾前的原水水樣。按照《生活飲用水標準檢驗方法 金屬指標》（GB/T 5750.6—2006）試驗方法進行測試。

2 結果與分析

2.1 不同凈水器對弱堿性條件下重金屬鉛的去除率研究

配制弱堿性條件下的鉛污染物加標水，不同凈水器按照說明書進行安裝和沖洗，然后連接加標設備。通入鉛污染物加標水，在額定壽命結束時取出水水樣進行鉛含量測試，測試結果如表1所示。反滲透類凈水器對鉛去除率可達到90%以上，超濾類凈水器對鉛去除率不到50%，而活性炭吸附類凈水器幾乎沒有鉛去除的能力。

表1 弱堿性鉛加標條件下不同凈水器鉛去除率表

2.2 弱酸性鉛加標液和弱堿性鉛加標液對凈水器的影響

2.2.1 弱酸性鉛加標液和弱堿性鉛加標液對凈水器壽命的影響

隨機選取同批次凈水器（反滲透）分別進行弱酸性鉛加標液和弱堿性鉛加標液全程加標測試，每過水2 t加標水進行整機凈水流量測試，結果如圖1所示。弱酸性鉛加標液和弱堿性鉛加標液加標對凈水器壽命均有影響，弱堿性鉛加標會導致凈水器凈水流量衰減更快（約32.4%），表明與弱酸性加標液相比，弱堿性鉛加標液會導致凈水器壽命衰減更快。

圖1 弱酸性和弱堿性鉛加標液整機凈水流量圖

2.2.2 弱酸性鉛加標液和弱堿性鉛加標液對凈水器去除率的影響

隨機同批次凈水器（反滲透）分別進行弱酸性鉛溶液加標、弱堿性鉛溶液加標試驗。保持進水鉛濃度為（150±10%）μg·L-1，每過水2 t加標水取出水水樣，按照1.3.2方法進行鉛去除率測試，結果如圖2所示。隨著加標過水量的增加，弱堿性鉛加標液讓凈水器的去除率下降得更快，當過水量達到20 t，凈水器弱堿性加標液鉛去除率比弱酸性加標液鉛去除率低5.32個百分點。表明同批次凈水器對弱堿性加標液的鉛去除率低于弱酸性加標液。

圖2 弱酸性和弱堿性鉛加標液對比整機鉛去除率圖

3 結論

本文研究了活性炭、超濾、反滲透3類凈水器在弱堿性條件下鉛去除率情況以及弱酸性和弱堿性鉛加標液對凈水器壽命與鉛去除率的影響。結果表明，反滲透類凈水器對鉛去除率可達到90%以上，超濾類凈水器對鉛去除率不到50%，而活性炭吸附類凈水器幾乎沒有鉛去除的能力；弱酸性和弱堿性鉛加標液對凈水器壽命均有影響，與弱酸性加標液相比，弱堿性鉛加標液會導致凈水器壽命衰減更快。