化学沉淀法去除自来水中镍的应急处理

化学沉淀法去除自来水中镍的应急处理
近年来，我国发生了多起重大突发性水环境污染事故，给供水安全造成了严重威胁。

应急处理是保证城市自来水供水安全的重要手段，本文结合试验，探讨化学沉淀法去除自来水中镍的可行性。

通过改变不同的试验条件，研究了化学沉淀法去除自来水中镍的影响因素，找出最佳的处理效果，可为自来水中镍的应急处理提供参考。

标签：化学沉淀；自来水；除镍效果；影响；混凝剂投加量
随着社会经济的快速发展，突发性水环境污染事件的发生频率在逐年增加，危害性在逐年加重，给供水安全造成了严重威胁，引发全社会的高度关注。

镍用途很广，大量用来制造各种类型的不锈钢、软磁合金电池、电镀和合金结构钢，用于化工、石油和机器制造业。

经常接触镍，对人体也是有害的，它是最常见的致敏性金属。

中国《生活饮用水卫生标准》中规定，镍在饮用水中的含量不得高于0.02 mg/L。

而对于污染了镍的水体进行处理，减小或消除其危害性也是至关重要的。

目前，对镍的去除方法有化学沉淀法、吸附法、生物法等，本次试验采用化学沉淀法研究对镍的去除效果，为自来水镍污染的应急处理提供参考。

1试验材料与方法
1.1试验用水
试验用水为某水厂原水，试验用水水质见表1。

1.2试验装置
中试设备置于两个标准集装箱内，以便于移动，发生突发性水污染事故时，可作为应急给水处理设施，主要工艺流程如图1所示。

管道混合器和混凝池前均设有投药点，配制的镍原液经计量泵投加到原水中，再由计量泵投加一定量的NaOH溶液，调节pH值至预定值。

药剂经管道混合器充分混合后进入混凝单元，混凝剂（三氯化铁和聚合氯化铝）由计量泵投加，在混合池中以200r/min的转速进行机械搅拌，再进入三级机械搅拌絮凝池，三级搅拌速度分别为50，40和30r/min。

混凝出水进入斜管沉淀池，沉淀時间为7.97min，沉淀后的出水经提升泵进入均质砂滤池。

1.3试剂及分析方法
硝酸镍：分析纯；铁盐混凝剂：三氯化铁（FeCl3）；铝盐混凝剂：聚合氯化铝（PAC）。

采用石墨炉原子吸收分光光度法检测重金属镍的含量。

2结果与讨论
2.1pH对除镍效果的影响
用原水配制模拟镍污染的水样，镍的初始质量浓度约为50倍的标准限值，即1mg/L，三氯化铁和聚合氯化铝的投加量分别为5和10mg/L（分别以Fe和Al计），不同pH值条件下镍的去除效果如图2所示。

由图2可知，投加混凝剂后，沉后水和滤后水中的残余镍含量随pH值的增加而减小。

以三氯化铁作为混凝剂，当混凝前pH值为9.30～9.71时，滤后水pH 值降至9.00～9.47，此时镍去除率大于99%，滤后水镍含量低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）中规定的限值（0.02mg/L）；以聚合氯化铝作为混凝剂，当滤后水pH值控制在8.57～8.93时，可以有效去除水中的镍，去除率在99%以上。

2.2混凝剂投加量对除镍效果的影响
分别以三氯化铁和聚合氯化铝作为混凝剂，当混凝前pH值为9.7左右时，考察了混凝剂投加量对除镍效果的影响，见图3由图3可以看出，随着混凝剂投加量的增大，沉后水镍含量迅速降低，滤后水镍含量均低于0.02mg/L；当三氯化铁投加量为 2.5～10mg/时，沉后水与滤后水中镍的去除率分别大于91%和99.5%，且各投加量下滤后水的镍含量均小于0.008mg/L；当聚合氯化铝投加量为5.0～15mg/L时，沉后水与滤后水中镍的去除率分别在91%和98%以上，滤后水镍含量均小于0.02mg/L，且当聚合氯化铝投加量为15mg/L时除镍效果最好。

可以看出，随着三氯化铁和聚合氯化铝投加量的增加，沉后水和滤后水的pH值均明显下降；当三氯化铁的投加量为10mg/L时，滤后水pH值由初始的9.7降至9.2以下；当聚合氯化铝的投加量为15mg/L时，滤后水pH值由初始的9.83降至9.0以下；当三氯化铁和聚合氯化铝的投加量分别为（2.5～10）和（5～15）mg/L时，混凝剂对浊度的去除效果非常明显，随着混凝剂投加量的增大，沉后水与滤后水浊度均明显降低，且滤后水浊度均在0.2NTU左右，满足水质标准要求。

此外，比较图3可以看出，在相同试验条件下，以三氯化铁作为混凝剂时滤后水镍的去除率大于聚合氯化铝作为混凝剂时的镍去除率，同时考虑到聚合氯化铝在高pH值条件下存在铝超标的风险，故化学沉淀法除镍时宜选用铁盐作为混凝剂。

效果的影响
2.3化学沉淀法对镍的应对能力
由上述试验可知，混凝前pH值控制在9.30～9.73时，可将出水镍含量降至
标准限值以下。

考虑到实际生产的可行性及pH值过高会增加回调的难度，将混凝前原水pH值调至9.7，在三氯化铁和聚合氯化铝的投加量分别为5和7.5mg/L 的条件下，考察了化学沉淀法对镍的应对能力，结果如图4所示。

由图4可知，以三氯化铁作为混凝剂时，当原水镍浓度分别为5，50和100倍标准限值左右时，出水镍含量及浊度值均相差不大，滤后水镍含量和浊度分别小于0.005mg/L和0.36NTU，可以满足标准限值要求；以聚合氯化铝作为混凝剂时，滤后水镍含量小于0.02mg/L，滤后水浊度接近0.1NTU，满足标准限值要求。

此外，比较沉后水和滤后水镍含量可以发现：当初始镍含量相对较高时，经混凝沉淀后，水中镍含量并未达标，但是，经过过滤工艺后，出水镍含量均可满足标准限值要求。

这是因为过滤不仅延长了混凝剂的作用时间，而且还将沉淀过程中没有分离除去的含镍小絮体去除，从而进一步降低出水镍含量。

3结论
试验表明，pH对水中镍的去除效果影响较大，为保证出厂水镍含量满足标准限值要求，须将滤后水pH值控制在9.0以上。

在相同试验条件下，三氯化铁对镍的去除率稍高于聚合氯化铝，同时考虑到聚合氯化铝在高pH值条件下存在铝超标风险，故在发生镍污染事件时，宜选用三氯化铁作为应急处理的混凝剂。

参考文献：
[1]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年04期
[2]赵丛珏；刘志滨；马越；陈玉琢.化学沉淀法去除水中镍的研究[J].城镇供水，2011年第02期。