化学沉淀法去除水中镍污染物的试验研究
随着工、农业的迅速发展，近年来，由于环境污染影响城市供水的事故频发，给供水安全造成了严重威胁，引发全社会的高度关注[1-2]。水中含有的镍污染物为强疑似致癌物，且可能是白血病的致病因素之一[3]。中国《生活饮用水卫生标准》中规定，镍在饮用水中的限值为0.02 mg/L[4]。本试验根据水中镍在碱性条件下的可沉淀性，采用化学沉淀和强化混凝联用技术对水源水中的镍进行去除处理，为自来水厂应对突发水源镍污染提供技术依据。
1 试验部分
1.1 原水水质
东江水源水，pH 为7.0~7.2，浊度为23.4~67.8 NTU，碱度为22.3~30.1 mg/L，耗氧量为1.87~2.31 mg/L，加入镍标准试剂(20 mg/L)，配制成试验用水。
1.2 主要分析项目及方法
pH：pH 计；浊度：散射浊度仪；镍：电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)。
1.3 试验方法
移取1 L试验用水于1 L烧杯中，加入0.1 mol/LHCl 或0.1 mol/LNaOH 预先调节pH，投加聚合氯化铝作为混凝剂，混凝并静置30 min 后，取上清液用ICP-MS 测定沉淀后出水镍浓度。混凝过程采用六联混凝试验搅拌机，搅拌程序如表1所示。
表1 混凝搅拌程序
Tab.1 Mechanical process of coagulation and sedimentation
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2.1 pH 对镍处理效果的影响
在东江原水中加入镍标准试剂，配制成浓度分别为0.04mg/L、0.10 mg/L 的试验用水，调节pH 在7.0~10.0 之间，投加1.2 mg/L 聚合氯化铝(以Al2O3 计)，混凝并沉淀后测定水中剩余镍浓度，结果如图1 所示。
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图1 pH 对出水镍浓度的影响
Fig.1 Influence of pH on nickel concentration in outflow
从图1 可以看出，随着pH 的升高，沉淀后出水中镍浓度呈现下降的趋势，去除率随着pH 的升高而增大。当原水中镍浓度为《生活饮用水卫生标准》限值的2 倍时，若投加1.2 mg/L聚合氯化铝，需要将pH 调节至10.0，沉淀后出水才能去除至限值浓度以下，而原水镍浓度为限值5 倍时，即使调节pH 至10.0，沉淀后出水镍浓度仍超过限值。
2.2 混凝剂投加量对镍处理效果的影响
在其它条件不变的情况下，镍的去除率随着pH 的升高而提高。但pH 并非调得越高越好，对于水厂实际情况来说，如果pH 调得过高，不仅混凝剂混凝效果变差，而且对于pH 的回调也较困难，在经济和技术上都是不可行的。因此在水源突发污染事件中，应综合考虑pH 和混凝剂投加量的多少来选定最佳的pH。因此在上述试验结果的基础上，选定效果较明显的pH(9.0、9.5、10.0)，调节聚合氯化铝投加量从1.2~3.6 mg/L，来确定原水中镍超过限值不同倍数时混凝剂的最佳投加量。
2.2.1 pH 为9.0 时，调节混凝剂投加量
调节原水pH 为9.0，改变聚合氯化铝的投加量，混凝并沉淀后测定水中剩余镍浓度，结果见图2。
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图2 pH 为9.0 出水镍浓度变化曲线
Fig.2 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 9.0
从图2 可以看出，保持反应前pH 为9.0，沉淀出水镍浓度随着混凝剂的增加而降低，去除率随着混凝剂的增加而升高。当原水中镍浓度为限值的2 倍时，投加1.8 mg/L聚合氯化铝可以将沉淀后出水中镍浓度降至限值以下。当原水中镍浓度为限值的5 倍时，增加混凝剂投加量对镍的去除率提高不明显，投加3.6 mg/L 聚合氯化铝，出水中镍浓度仍有0.0448 mg/L。
2.2.2 pH 为9.5 时，调节混凝剂投加量
调节原水pH 为9.5，改变聚合氯化铝的投加量，混凝并沉淀后测定水中剩余镍浓度，结果见图3。
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图3 pH 为9.5 出水镍浓度变化曲线
Fig.3 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 9.5
从图3 可以看出，反应前pH 为9.5，沉淀出水镍浓度随着混凝剂的增加而降低。当原水中镍浓度为限值的2 倍时，仍需投加1.8 mg/L 聚合氯化铝可以将沉淀后出水中镍浓度降至限值以下。当原水中镍浓度为限值的5 倍时，增加混凝剂投加量对镍的去除率提高不明显，投加3.6 mg/L 聚合氯化铝，出水中镍浓度仍有0.02468 mg/L。
2.2.3 pH 为10.0 时，调节混凝剂投加量
调节原水pH 为10.0，改变聚合氯化铝的投加量，混凝并沉淀后测定水中剩余镍浓度，结果见图4。
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图4 pH 为10.0 出水镍浓度变化曲线
Fig.4 Variation curve of nickel concentration in outflow when pH is 10.0
从图4 可以看出，反应前pH 为10.0，当原水中镍浓度为限值的5 倍时，投加2.4 mg/L 聚合氯化铝可以将沉淀后出水中镍浓度降至限值以下。
3 结论
采用化学沉淀和强化混凝联用技术可以有效去除水源水中的镍，调节原水pH 至9.0，投加1.8 mg/L 聚合氯化铝，可以将限值浓度2 倍的镍去除至达标，而要使得限值浓度5 倍的镍去除至达标，需要调节原水pH 至10.0，并投加2.4 mg/L 聚合氯化铝。
参考文献
[1]崔福义．城市供水应对突发性水质污染若干技术问题的思考[J]．给水排水，2009，35(8)：1-3．
[2]王健，陆少鸣．突发性水污染事件中氰化物的去除研究[J]．水处理技术，2009，35(3)：27-29．
[3]康立娟，孙凤春．镍与人体健康及毒理作用[J]．世界元素医学，2006，13(3)：39-42．
[4]中华人民共和国卫生部．生活饮用水卫生标准[S]．2006：4．
(本文文献格式：巢猛，胡小芳．化学沉淀法去除水中镍污染物的试验研究[J]．广东化工，2011，38(4)：81-82)
[作者简介] 巢猛(1978-)，男，湖南岳阳人，硕士，工程师，主要研究方向为给水处理技术及水质监测。
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