化学沉淀法处理水源砷污染试验研究

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摘要：砷是供水企业特别关注的污染物之一，采用化学沉淀法可以有效去除受砷污染的原水，对砷含量为131.5 μg/L的原水通过投加次氯酸钠使余氯达到2.0 mg/L，然后投加10 mg/L三氯化铁，可以使砷的含量降低到0.093 μg/L，达到《生活饮用水卫生标准》的要求。

关键词：砷 化学沉淀 三氯化铁 混凝

中图分类号：X781.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0135-02

城市供水是城市的生命线，是经济发展和社会和谐的重要保障。近年来，我国供水水源突发性水质污染事故频繁发生，对城市供水安全造成了严重的威胁。由于突发性水污染事故的突发性，导致事故时间、地点、污染物的不确定性和不可预知性，因此城市供水应急建设已经成为城市安全供水不可或缺的重要部分。砷是一种有毒有害的致癌物质，含砷化合物广泛用于生产晶体管、激光、半导体的合铸剂，以及用于加工玻璃、色素、纺织品、纸、金属黏合剂，木材防腐剂、弹药、制革、农药等[1]。砷在《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中被列为毒理学指标，其限值为10μg/L[2]。砷在饮用水中通常As3+和As5+形式存在的，毒性更强，约为60倍[3]。住房和城乡建设部于2009年组织编写了《城市供水系统应急净水技术指导手册（试行）》（以下简称《手册》），《手册》对153种有毒有害污染物进行了应急方面的介绍。参照《手册》3.3.4砷的化学沉淀处理技术[4]，针对西安水质及水处理工艺，研究了三氯化铁沉淀法对水中砷的去除效果。

1 试验部分

1.1 试验仪器与设备

双道原子荧光光度计（北京吉大小天鹅仪器有限公司），酸度计，台式浊度仪，火焰原子吸收仪（德国耶拿仪器公司），HACH便携式余氯测定仪（哈希公司），真空抽滤装置，型六联磁力搅拌器。

1.2 试验材料

砷标准物质100 mg/mL，扩展不确定度为0.8%，基体为，中国计量科学研究院生产。三氯化铁，分析纯；次氯酸钠溶液，分析纯，有效氯含量不小于10%。

1.3 试验用水

以西安市黑河水库2012年9月原水作为研究对象，通过加入砷标准物质模拟受污染水体。原水水质如表1所示。

1.4 试验原理及方法

1.4.1 试验原理

砷在水中通常和形式存在的，铁盐对的去除效果较好，较难与铁盐沉淀去除。对于含有的水，通过投加氧化剂，将氧化为的砷酸根，砷酸根与三价铁生成难溶解的砷酸铁，然后与三价铁水解产生的新生态氢氧化铁吸附混凝共沉淀去除[4]。

1.4.2 试验过程

取1L原水加入砷标准物质（成分为）作为外源污染物，搅拌均匀后加入氧化剂次氯酸钠，使溶液中余氯浓度为2.0 mg/L。然后投加加三氯化铁，使用磁力搅拌机搅拌，运行参数为300 r/min，1 min；50 r/min，5 min；25 r/min，5 min；静置10 min；取上清液用0.45 μm定性滤纸抽滤，弃去初滤液约50 mL，测定滤液中的砷浓度和铁浓度、余氯浓度。

2 结果与讨论

2.1 三氯化铁投加量对砷去除效果的影响

以约10倍砷标准限值配制污染水样，经测量砷浓度为131.5 μg/L，加入次氯酸钠作为氧化剂，使溶液中余氯浓度为2.0 mg/L。当三氯化铁投加量依次为5，10，15，20 mg/L，对砷去除效果见表2。

从表2可以看出，增大三氯化铁的投加量，砷的残余浓度明显降低，当投加量为10 mg/L时，砷的残余浓度0.093 μg/L，远低于《生活饮用水卫生标准》10 μg/L的限值，去除率达到99.3%。此时，残余铁浓度小于0.02 mg/L，余氯为0.57 mg/L。说明在实验水质情况下，只要反应开始时余氯量大于2.0 mg/L，就可以充分将氧化为，投加10 mg/L三氯化铁就可以达到去除砷的目的。

2.2 pH对三氯化铁去除砷的影响

调整水样的pH分别为7.0、7.5、8.0、8.5、9，投加10 mg/L三氯化铁处理上述砷污染水样，砷的去除效果见图1。

从图1可以看出，pH值在7.0～9.0的范围内，pH值的变化对砷的去除率有一定的影响，pH值越低，砷残余浓度越低，砷去除的效果越好，但是pH的影响程度有限。

3 结论

①对于城市水源突发性砷污染，当原水中砷浓度为131.5 μg/L时，经投加次氯酸钠氧化剂使余氯量大于2.0 mg/L，投加10 mg/L三氯化铁，可以使砷的残余浓度降低到0.093 μg/L。需要注意氧化剂投加应足量，确保三价砷完全氧化为五价砷。另外三氯化铁投加应适量，如果三氯化铁过量投加会导致铁超标，导致水质二次污染。

②pH值对三氯化铁处理砷污染效果影响程度有限，在应急处理突发性砷污染原水时，pH值可以不作为重要的考虑因素。

参考文献

[1] 秦钰慧.饮用水卫生与处理技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2] 生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）[S].北京：标准出版社，2006.

[3] 白爱梅，李跃，范中学.砷对人体健康的危害[J].微量元素与健康研究，2007，24（1）：61-62.

[4] 城市供水系统应急净水技术指导手册（试行）[M].北京：中国建筑工业出版社， 2009.

[5] 沈跃文，刘轶琨，汪竞龙.饮用水源地砷污染事故的应急监测和处置[J].仪器仪表与分析监测，2011（1）：33-36.