化學沉淀法去除水中鎳污染物的試驗研究
隨著工、農業的迅速發展，近年來，由于環境污染影響城市供水的事故頻發，給供水安全造成了嚴重威脅，引發全社會的高度關注[1-2]。水中含有的鎳污染物為強疑似致癌物，且可能是白血病的致病因素之一[3]。中國《生活飲用水衛生標準》中規定，鎳在飲用水中的限值為0.02 mg/L[4]。本試驗根據水中鎳在堿性條件下的可沉淀性，采用化學沉淀和強化混凝聯用技術對水源水中的鎳進行去除處理，為自來水廠應對突發水源鎳污染提供技術依據。
1 試驗部分
1.1 原水水質
東江水源水，pH 為7.0~7.2，濁度為23.4~67.8 NTU，堿度為22.3~30.1 mg/L，耗氧量為1.87~2.31 mg/L，加入鎳標準試劑(20 mg/L)，配制成試驗用水。
1.2 主要分析項目及方法
pH：pH 計；濁度：散射濁度儀；鎳：電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)。
1.3 試驗方法
移取1 L試驗用水于1 L燒杯中，加入0.1 mol/LHCl 或0.1 mol/LNaOH 預先調節pH，投加聚合氯化鋁作為混凝劑，混凝并靜置30 min 后，取上清液用ICP-MS 測定沉淀后出水鎳濃度。混凝過程采用六聯混凝試驗攪拌機，攪拌程序如表1所示。
表1 混凝攪拌程序
Tab.1 Mechanical process of coagulation and sedimentation
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2.1 pH 對鎳處理效果的影響
在東江原水中加入鎳標準試劑，配制成濃度分別為0.04mg/L、0.10 mg/L 的試驗用水，調節pH 在7.0~10.0 之間，投加1.2 mg/L 聚合氯化鋁(以Al2O3 計)，混凝并沉淀后測定水中剩余鎳濃度，結果如圖1 所示。
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圖1 pH 對出水鎳濃度的影響
Fig.1 Influence of pH on nickel concentration in outflow
從圖1 可以看出，隨著pH 的升高，沉淀后出水中鎳濃度呈現下降的趨勢，去除率隨著pH 的升高而增大。當原水中鎳濃度為《生活飲用水衛生標準》限值的2 倍時，若投加1.2 mg/L聚合氯化鋁，需要將pH 調節至10.0，沉淀后出水才能去除至限值濃度以下，而原水鎳濃度為限值5 倍時，即使調節pH 至10.0，沉淀后出水鎳濃度仍超過限值。
2.2 混凝劑投加量對鎳處理效果的影響
在其它條件不變的情況下，鎳的去除率隨著pH 的升高而提高。但pH 并非調得越高越好，對于水廠實際情況來說，如果pH 調得過高，不僅混凝劑混凝效果變差，而且對于pH 的回調也較困難，在經濟和技術上都是不可行的。因此在水源突發污染事件中，應綜合考慮pH 和混凝劑投加量的多少來選定最佳的pH。因此在上述試驗結果的基礎上，選定效果較明顯的pH(9.0、9.5、10.0)，調節聚合氯化鋁投加量從1.2~3.6 mg/L，來確定原水中鎳超過限值不同倍數時混凝劑的最佳投加量。
2.2.1 pH 為9.0 時，調節混凝劑投加量
調節原水pH 為9.0，改變聚合氯化鋁的投加量，混凝并沉淀后測定水中剩余鎳濃度，結果見圖2。
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圖2 pH 為9.0 出水鎳濃度變化曲線
Fig.2 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 9.0
從圖2 可以看出，保持反應前pH 為9.0，沉淀出水鎳濃度隨著混凝劑的增加而降低，去除率隨著混凝劑的增加而升高。當原水中鎳濃度為限值的2 倍時，投加1.8 mg/L聚合氯化鋁可以將沉淀后出水中鎳濃度降至限值以下。當原水中鎳濃度為限值的5 倍時，增加混凝劑投加量對鎳的去除率提高不明顯，投加3.6 mg/L 聚合氯化鋁，出水中鎳濃度仍有0.0448 mg/L。
2.2.2 pH 為9.5 時，調節混凝劑投加量
調節原水pH 為9.5，改變聚合氯化鋁的投加量，混凝并沉淀后測定水中剩余鎳濃度，結果見圖3。
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圖3 pH 為9.5 出水鎳濃度變化曲線
Fig.3 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 9.5
從圖3 可以看出，反應前pH 為9.5，沉淀出水鎳濃度隨著混凝劑的增加而降低。當原水中鎳濃度為限值的2 倍時，仍需投加1.8 mg/L 聚合氯化鋁可以將沉淀后出水中鎳濃度降至限值以下。當原水中鎳濃度為限值的5 倍時，增加混凝劑投加量對鎳的去除率提高不明顯，投加3.6 mg/L 聚合氯化鋁，出水中鎳濃度仍有0.02468 mg/L。
2.2.3 pH 為10.0 時，調節混凝劑投加量
調節原水pH 為10.0，改變聚合氯化鋁的投加量，混凝并沉淀后測定水中剩余鎳濃度，結果見圖4。
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圖4 pH 為10.0 出水鎳濃度變化曲線
Fig.4 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 10.0
從圖4 可以看出，反應前pH 為10.0，當原水中鎳濃度為限值的5 倍時，投加2.4 mg/L 聚合氯化鋁可以將沉淀后出水中鎳濃度降至限值以下。
3 結論
采用化學沉淀和強化混凝聯用技術可以有效去除水源水中的鎳，調節原水pH 至9.0，投加1.8 mg/L 聚合氯化鋁，可以將限值濃度2 倍的鎳去除至達標，而要使得限值濃度5 倍的鎳去除至達標，需要調節原水pH 至10.0，并投加2.4 mg/L 聚合氯化鋁。
參考文獻
[1]崔福義．城市供水應對突發性水質污染若干技術問題的思考[J]．給水排水，2009，35(8)：1-3．
[2]王健，陸少鳴．突發性水污染事件中氰化物的去除研究[J]．水處理技術，2009，35(3)：27-29．
[3]康立娟，孫鳳春．鎳與人體健康及毒理作用[J]．世界元素醫學，2006，13(3)：39-42．
[4]中華人民共和國衛生部．生活飲用水衛生標準[S]．2006：4．
(本文文獻格式：巢猛，胡小芳．化學沉淀法去除水中鎳污染物的試驗研究[J]．廣東化工，2011，38(4)：81-82)
[作者簡介] 巢猛(1978-)，男，湖南岳陽人，碩士，工程師，主要研究方向為給水處理技術及水質監測。
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