凈水器鉛加標(biāo)測試研究

◎ 葛冰洋，莊 棪，朱 南，王 川，張駿馳

（1.南京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，江蘇 南京 210019；2.艾歐史密斯（中國）環(huán)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(zhì)為優(yōu)，浙閩片河流、長江和珠江流域水質(zhì)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(yè)發(fā)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(yè)廢液流入到水體中，使水體中的重金屬污染越來越嚴(yán)重。目前自來水廠對水中重金屬元素的常規(guī)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(chǎn)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(jìn)入機(jī)體后將對神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)造成危害，若含量過高則會引起鉛中毒[7-9]。隨著工業(yè)市場的迅速發(fā)展，鉛被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，鉛對環(huán)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(fā)育，神經(jīng)系統(tǒng)處于敏感期，在同樣的鉛環(huán)境下吸入量比成人高出好幾倍，受害極為嚴(yán)重，兒童鉛中毒會出現(xiàn)發(fā)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(xiàn)象，嚴(yán)重者會造成腦組織損傷，可能導(dǎo)致終身殘疾[10]。

截止2020年底，我國農(nóng)村人口比例仍然＞40%，他們無法使用經(jīng)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(chǎn)生沉淀，而凈水器在此條件下對鉛的去除作用也會發(fā)生變化。目前我國的測試標(biāo)準(zhǔn)僅評估在酸性條件下的重金屬鉛加標(biāo)去除率，對弱堿性條件下的重金屬鉛加標(biāo)方法還尚未制定，沒有相應(yīng)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(fā)了弱堿性鉛加標(biāo)液的配制方法，為凈水器弱堿性鉛加標(biāo)測試提供了方法依據(jù)。

本文對市場上常見的活性炭、超濾、反滲透3類凈水器進(jìn)行弱堿性加標(biāo)測試研究，同時探討了弱酸性和弱堿性鉛加標(biāo)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(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)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(biāo)水配制

弱堿性加標(biāo)水參照文獻(xiàn)[12]中的方法，弱酸性加標(biāo)水參照《家用和類似用途純凈水處理器》（QB/T 4144—2019）要求進(jìn)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(jìn)行預(yù)處理沖洗操作，通入加標(biāo)水，按試驗要求分別進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 金屬指標(biāo)》（GB/T 5750.6—2006）試驗方法進(jìn)行測試。

2 結(jié)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(biāo)水，不同凈水器按照說明書進(jìn)行安裝和沖洗，然后連接加標(biāo)設(shè)備。通入鉛污染物加標(biāo)水，在額定壽命結(jié)束時取出水水樣進(jìn)行鉛含量測試，測試結(jié)果如表1所示。反滲透類凈水器對鉛去除率可達(dá)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(biāo)條件下不同凈水器鉛去除率表

2.2 弱酸性鉛加標(biāo)液和弱堿性鉛加標(biāo)液對凈水器的影響

2.2.1 弱酸性鉛加標(biāo)液和弱堿性鉛加標(biāo)液對凈水器壽命的影響

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

圖1 弱酸性和弱堿性鉛加標(biāo)液整機(jī)凈水流量圖

2.2.2 弱酸性鉛加標(biāo)液和弱堿性鉛加標(biāo)液對凈水器去除率的影響

隨機(jī)同批次凈水器（反滲透）分別進(jìn)行弱酸性鉛溶液加標(biāo)、弱堿性鉛溶液加標(biāo)試驗。保持進(jìn)水鉛濃度為（150±10%）μg·L-1，每過水2 t加標(biāo)水取出水水樣，按照1.3.2方法進(jìn)行鉛去除率測試，結(jié)果如圖2所示。隨著加標(biāo)過水量的增加，弱堿性鉛加標(biāo)液讓凈水器的去除率下降得更快，當(dāng)過水量達(dá)到20 t，凈水器弱堿性加標(biāo)液鉛去除率比弱酸性加標(biāo)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(biāo)液的鉛去除率低于弱酸性加標(biāo)液。

圖2 弱酸性和弱堿性鉛加標(biāo)液對比整機(jī)鉛去除率圖

3 結(jié)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(biāo)液對凈水器壽命與鉛去除率的影響。結(jié)果表明，反滲透類凈水器對鉛去除率可達(dá)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(biāo)液對凈水器壽命均有影響，與弱酸性加標(biāo)液相比，弱堿性鉛加標(biāo)液會導(dǎo)致凈水器壽命衰減更快。