◎ 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(yàn)院，江蘇 南京 210019；2.艾歐史密斯（中國(guó)）環(huán)境電器有限公司，江蘇 南京 211200）

中國(guó)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(zhǎng)江和珠江流域水質(zhì)為良好，黃河、松花江、淮河和遼河流域?yàn)檩p度污染，海河流域?yàn)橹卸任廴?。其中，Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類地表水?2.1%、湖泊(水庫(kù))占37.4%、地下水占66.6%[1]。由此可見(jiàn)，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(lái)越多的重金屬被人們開(kāi)采并利用，同時(shí)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(lái)越嚴(yán)重。目前自來(lái)水廠對(duì)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(zhǎng)期飲用含有重金屬的水，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生極大的影響[4-6]。鉛是一種對(duì)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(duì)神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個(gè)系統(tǒng)造成危害，若含量過(guò)高則會(huì)引起鉛中毒[7-9]。隨著工業(yè)市場(chǎng)的迅速發(fā)展，鉛被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，鉛對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越重，對(duì)人體的健康危害也越來(lái)越大。目前鉛主要是通過(guò)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(huì)出現(xiàn)發(fā)育遲緩、食欲不振、行走不便、便秘和失眠，甚至個(gè)別會(huì)伴有多動(dòng)、聽(tīng)覺(jué)障礙、注意不集中和智力低下等現(xiàn)象，嚴(yán)重者會(huì)造成腦組織損傷，可能導(dǎo)致終身殘疾[10]。

截止2020年底，我國(guó)農(nóng)村人口比例仍然＞40%，他們無(wú)法使用經(jīng)過(guò)初步凈化處理的自來(lái)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(huì)產(chǎn)生沉淀，而凈水器在此條件下對(duì)鉛的去除作用也會(huì)發(fā)生變化。目前我國(guó)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)僅評(píng)估在酸性條件下的重金屬鉛加標(biāo)去除率，對(duì)弱堿性條件下的重金屬鉛加標(biāo)方法還尚未制定，沒(méi)有相應(yīng)的評(píng)估方法去檢測(cè)凈水器性能，這給人們的生命健康帶來(lái)較大的安全隱患[11]。2021年底，葛冰洋等[12]開(kāi)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(cè)試提供了方法依據(jù)。

本文對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)的活性炭、超濾、反滲透3類凈水器進(jìn)行弱堿性加標(biāo)測(cè)試研究，同時(shí)探討了弱酸性和弱堿性鉛加標(biāo)液對(duì)凈水器壽命與鉛去除率的影響，以對(duì)凈水器性能做出更全面的評(píng)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(yàn)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(hào)，將其分別編號(hào)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(jí)，均購(gòu)于國(guó)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(guó)Agilent公司）；DR5000紫外分光光度計(jì)（美國(guó)Agilent公司）；FE20 pH計(jì)（瑞士METTLER TOLEDO公司）；MS204TS精密分析天平（瑞士METTLER TOLEDO公司）。

1.3 試驗(yàn)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(cè)試水樣制備與檢測(cè)

對(duì)凈水器進(jìn)行預(yù)處理沖洗操作，通入加標(biāo)水，按試驗(yàn)要求分別進(jìn)行水樣采集，同時(shí)采集過(guò)濾前的原水水樣。按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 金屬指標(biāo)》（GB/T 5750.6—2006）試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凈水器對(duì)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(shuō)明書(shū)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(shí)取出水水樣進(jìn)行鉛含量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。反滲透類凈水器對(duì)鉛去除率可達(dá)到90%以上，超濾類凈水器對(duì)鉛去除率不到50%，而活性炭吸附類凈水器幾乎沒(méi)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(duì)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(duì)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(cè)試，每過(guò)水2 t加標(biāo)水進(jìn)行整機(jī)凈水流量測(cè)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(duì)凈水器壽命均有影響，弱堿性鉛加標(biāo)會(huì)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(huì)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(duì)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(yàn)。保持進(jìn)水鉛濃度為（150±10%）μg·L-1，每過(guò)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(cè)試，結(jié)果如圖2所示。隨著加標(biāo)過(guò)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(guò)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(gè)百分點(diǎn)。表明同批次凈水器對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)鉛去除率可達(dá)到90%以上，超濾類凈水器對(duì)鉛去除率不到50%，而活性炭吸附類凈水器幾乎沒(méi)有鉛去除的能力；弱酸性和弱堿性鉛加標(biāo)液對(duì)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(huì)導(dǎo)致凈水器壽命衰減更快。