生活飲用水用聚氯化鋁技術(shù)指標(biāo)和分析方法研究

邵宏謙，朱傳俊，李 琳，白 瑩，陶福棠，莫云磊，俞佳情

（1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津300131；2.太倉(cāng)市新星輕工助劑廠；3.嘉善綠野環(huán)保材料廠）

化工分析與測(cè)試

生活飲用水用聚氯化鋁技術(shù)指標(biāo)和分析方法研究

邵宏謙1，朱傳俊1，李 琳1，白 瑩1，陶福棠2，莫云磊3，俞佳情3

（1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津300131；2.太倉(cāng)市新星輕工助劑廠；3.嘉善綠野環(huán)保材料廠）

從2012年7月1日起中國(guó)自來(lái)水水質(zhì)要求達(dá)到強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。2006年版生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)與1985年舊版相比其指標(biāo)種類(lèi)由35項(xiàng)提高到106項(xiàng)，與歐盟水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基本持平。聚氯化鋁是目前飲用水常用的化學(xué)處理劑之一，作為與水相關(guān)的化學(xué)品，為了強(qiáng)化其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)業(yè)的支撐作用，提升其標(biāo)準(zhǔn)水平，以保障人身健康安全，參考日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS K 1475—1996《給水用聚氯化鋁》、JIS K 1475 AMD 1—2006《給水用聚氯化鋁》（修改件1）、美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AWWA B 408—2010《液體聚氯化鋁》，并根據(jù)中國(guó)目前聚氯化鋁產(chǎn)品的原料來(lái)源、生產(chǎn)工藝狀況以及對(duì)飲用水的要求等，對(duì)在中國(guó)境內(nèi)生產(chǎn)的飲用水用聚氯化鋁的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行推薦并確定了相應(yīng)的分析方法。

水處理；聚氯化鋁；技術(shù)條件

在飲用水收集、處理、貯存和配送過(guò)程中會(huì)采用混凝、沉淀、過(guò)濾、活性炭吸附、氯化消毒等處理過(guò)程來(lái)改善飲用水的安全性和質(zhì)量，因此會(huì)涉及加入生活飲用水的化學(xué)處理劑?；瘜W(xué)絮凝反應(yīng)是處理地表水最常用方法，并常常由下列處理工序組成。常用的化學(xué)絮凝劑是鋁鹽或鐵鹽，如聚氯化鋁、聚合硫酸鐵、氯化鐵、硫酸鋁等。將絮凝劑按劑量加入原水，形成絮凝狀固態(tài)金屬氫氧化物，借助電子中和、吸附和捕集等過(guò)程，沉淀的絮凝物可除去懸浮和溶解的污染物，隨后用固液分離的方法除去絮凝物，經(jīng)過(guò)處理的水進(jìn)入快速重力過(guò)濾器以除去剩余的固態(tài)物。濾過(guò)水可進(jìn)入下一處理階段，如補(bǔ)加氧化和過(guò)濾（為除去錳）、臭氧化和/或活性炭（GAC）吸附，然后處理過(guò)的水在進(jìn)入供水系統(tǒng)前進(jìn)行最后的消毒。

中國(guó)在飲用水方面從2012年7月1日起要求自來(lái)水龍頭出來(lái)的飲用水水質(zhì)要達(dá)到新的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。和1985年舊版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相比，新標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)由35項(xiàng)提高到106項(xiàng)，與歐盟水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基本持平。聚氯化鋁是目前處理飲用水常用的化學(xué)處理劑之一。作為與水相關(guān)的化學(xué)品，為了強(qiáng)化其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)業(yè)的支撐作用，提升標(biāo)準(zhǔn)水平，以保障人身健康安全，筆者參考日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS K 1475—1996《給水用聚氯化鋁》（日文版）、JIS K 1475 AMD 1—2006《給水用聚氯化鋁》（修

改件1）和美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AWWAB 408—2010《液體聚氯化鋁》（英文版），并根據(jù)中國(guó)目前聚氯化鋁產(chǎn)品的原料來(lái)源、生產(chǎn)工藝狀況以及對(duì)飲用水的要求等，對(duì)在中國(guó)境內(nèi)生產(chǎn)的飲用水用聚氯化鋁的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行推薦并確定了相應(yīng)的分析方法。

1 聚氯化鋁產(chǎn)品概況

1.1 生產(chǎn)工藝流程（見(jiàn)圖1）

1.2 生產(chǎn)工藝條件

原料要求：鹽酸應(yīng)采用工業(yè)合成鹽酸，氫氧化鋁應(yīng)采用工業(yè)氫氧化鋁，調(diào)節(jié)劑的選擇應(yīng)符合使用要求。干燥方式：可采用噴霧干燥或滾筒干燥。三廢處理：生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣、水循環(huán)使用；廢渣經(jīng)水洗壓濾后由專(zhuān)業(yè)公司統(tǒng)一回收或作為水泥原料使用。

1.3 使用情況

采用聚氯化鋁混凝沉淀是自來(lái)水常規(guī)處理原水工藝關(guān)鍵步驟，大部分雜質(zhì)在此階段得到有效去除。

1.4 出口情況

目前中國(guó)聚氯化鋁產(chǎn)品主要出口地區(qū)和國(guó)家有東南亞、愛(ài)爾蘭、毛里求斯、非洲、白俄羅斯、西亞等，2011—2013年出口量為10萬(wàn)t以上。

2 確定推薦技術(shù)指標(biāo)的原則

2.1 國(guó)外相關(guān)技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)表1）

2.2 中國(guó)歷年版本技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)表2）

2.3 GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》部分毒理指標(biāo)（見(jiàn)表3）

2.4 推薦技術(shù)指標(biāo)

1995—2009年水處理劑聚氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)修訂兩次。GB15892—2003《水處理劑聚氯化鋁》是中國(guó)加入WTO后第一批修訂標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是建立在深入的理論研究和廣泛實(shí)踐的基礎(chǔ)上在一片爭(zhēng)議聲中完成的。

當(dāng)時(shí)鑒于市場(chǎng)上有部分聚氯化鋁產(chǎn)品用副產(chǎn)鹽酸生產(chǎn)，有可能將毒性較大的苯、甲苯、氯乙酸、染料中間體和農(nóng)藥中間體等有機(jī)化合物帶入產(chǎn)品，而1995年版標(biāo)準(zhǔn)又無(wú)有毒有機(jī)物指標(biāo)限制，因此2003年版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原材料加以限制，增加了“其中用于生活飲用水用聚氯化鋁的原料鹽酸應(yīng)采用工業(yè)合成鹽酸”的要求。為保障生活飲用水衛(wèi)生安全，防止在生產(chǎn)原料、設(shè)施、包裝、場(chǎng)地等方面與工業(yè)用聚氯化鋁混雜，帶來(lái)潛在污染危險(xiǎn)，2009年版標(biāo)準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)改為《生活飲用水用聚氯化鋁》。2009年版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了生活飲用水用聚氯化鋁的要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存，特別要求生產(chǎn)聚氯化鋁原料鹽酸應(yīng)采用工業(yè)合成鹽酸，含鋁原料應(yīng)采用工業(yè)氫氧化鋁、高嶺土、一水軟鋁石、三水鋁石和水處理劑用鋁酸鈣。近幾年來(lái)，隨著聚氯化鋁生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和優(yōu)化，加之國(guó)家對(duì)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的提升，2015年版標(biāo)準(zhǔn)擬推薦技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

3 分析方法的確定

3．1 氧化鋁（Al2O3）含量分析方法確定

用硝酸將試樣解聚，在pH=3時(shí)加過(guò)量乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）溶液使其與鋁離子絡(luò)合，然后用氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液回滴過(guò)量EDTA。具體過(guò)程：稱(chēng)取約10 g液體聚氯化鋁樣品或3 g固體聚氯化鋁樣品（精確至0．2 mg），用不含二氧化碳的水溶解，移入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，若稀釋液渾濁，用中速濾紙干過(guò)濾，此為試液A；移取10mL試液A，置于250 mL錐形瓶中，加10 mL硝酸溶液，煮沸1 min，冷卻至室溫后加20．00 mL乙二胺四乙酸二鈉溶液，加百里酚藍(lán)溶液3～4滴，用氨水溶液中和至試液從紅色到黃色，煮沸2 min，冷卻后加入10 mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液和2滴二甲酚橙指示液，加水50 mL，用氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液由淡黃色變?yōu)槲⒓t色即為終點(diǎn)，同時(shí)做空白試驗(yàn)。分別選擇4個(gè)生產(chǎn)廠家的聚氯化鋁產(chǎn)品，氧化鋁含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

3．2 鹽基度分析方法確定

移取25 mL試液A，置于250 mL錐形瓶中，加20．00 mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，蓋上表面皿，置于電爐上加熱至沸騰后立即取下，冷卻至室溫，加入20 mL氟化鉀溶液，搖勻。加入5滴酚酞指示液，立即用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈現(xiàn)微紅色即為終點(diǎn)。同時(shí)用不含二氧化碳的水作空白試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

3．3 砷、汞含量分析方法確定

采用原子熒光光譜法測(cè)定砷、汞含量，校準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。試樣經(jīng)加酸處理，加入硫脲使五價(jià)砷預(yù)還原為三價(jià)砷，再加入硼氫化鈉或硼氫化鉀使三價(jià)砷還原生成砷化氫，由氬氣載入石英原子化器中分解為原子態(tài)砷，在砷空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強(qiáng)度在固定條件下與被測(cè)溶液中的砷質(zhì)量濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

試樣經(jīng)酸加熱消解后，在酸性介質(zhì)中試樣中的汞被硼氫化鉀（KBH4）還原成原子態(tài)汞，由載氣（氬氣）帶入原子器中，在特制汞空心陰極燈照射下，基態(tài)汞原子被激發(fā)至高能態(tài)，在去活化到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出特征波長(zhǎng)的熒光，其熒光強(qiáng)度與汞含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

3.4 鉛、鎘、鉻含量分析方法確定

采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定聚氯化鋁中的鉛、鎘、鉻，校準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

3.5 鉛、鎘含量分析方法確定

測(cè)定鉛、鎘時(shí)，由于樣品中含量較低，需采用向試樣中加入二乙基二硫代胺基甲酸鈉溶液使鉛、鎘螯合，用4-甲基-2戊酮萃取后采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定。鉛、鎘校準(zhǔn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

4 結(jié)論

1）參考日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS K 1475—2006《給水用聚氯化鋁》（日文版）和美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ AWWA B 408—2010《液體聚氯化鋁》（英文版），并根據(jù)中國(guó)飲用水用聚氯化鋁生產(chǎn)狀況確定的飲用水用聚氯化鋁技術(shù)條件科學(xué)、先進(jìn)、合理，能充分體現(xiàn)該產(chǎn)品工藝的先進(jìn)性，適應(yīng)國(guó)內(nèi)及國(guó)際市場(chǎng)要求，特別是對(duì)主要生產(chǎn)原料工業(yè)合成鹽酸、工業(yè)氫氧化鋁的限定，可有效遏止不良企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中采用廢酸及其他原料造成成品中帶入重金屬以危害人體健康安全。

2）中國(guó)是飲用水用聚氯化鋁最大生產(chǎn)國(guó)也是最大出口國(guó)，技術(shù)水平與日本和歐洲基本持平。目前中國(guó)聚氯化鋁產(chǎn)品主要出口國(guó)家和地區(qū)有東南亞、愛(ài)爾蘭、毛里求斯、非洲、白俄羅斯、西亞等，2011—2013年出口量在10萬(wàn)t以上。采用本文給出的技術(shù)條件及試驗(yàn)方法可以滿(mǎn)足生產(chǎn)、銷(xiāo)售以及出口和技術(shù)輸出要求。

聯(lián)系方式：shuifh@163.com

Technical specification and test method for polyaluminum chloride of drinking water

Shao hongqian1，Zhu Chuanjun1，Li Lin1，Bai Ying1，Tao Futang2，Mo Yunlei3，Yu Jiaqing3
（1.CNOOC Tianjin Chemical Research&Design Institute，Tianjin 300131，China；2.Taicang City Xinxing Light Industry Additives Factory；3.Jiashan Lvye Environmental Protection Material Factory）

Since July 1，2012，Chinese tap water quality was asked to reach the requirements of the mandatory national standard，Sanitary Standard for Drinking Water，GB 5749—2006.Compared with the old version in 1985，the indicator species were increased from 35 to 106，and basically the same as the European standard of water quality.Polyaluminum chloride is one of common chemical treatment agent for drinking water.In order to support and strengthen the role of technical standards for industry，upgrade the standard level and to protect the people health and safety，technical indicators of the polyaluminum chloride used for drinking water in China were recommended and the corresponding analysis methods were determined by referring to the standards，such as Japanese industrial standards：‘Poly Aluminium Chloride for Water Work，JIS K 1475—1996'and‘Polyaluminum Chloride for Water Work（Amendment 1），JIS K 1475 AMD 1—2006'，and American Water Work Association standard：‘Liquid Polyaluminum Chloride，ANSI/AWWA B 408—2010'，and according to the current sources of raw materials，process conditions，and drinking water requirements etc.in China.

water treatment；polyaluminum chloride；technical specification

TQ133.1

A

1006-4990（2015）03-0052-04

2014-10-04

邵宏謙（1963— ），男，工程師，從事水處理劑標(biāo)準(zhǔn)化工作。