净水器铅加标测试研究

◎ 葛冰洋，庄 棪，朱 南，王 川，张骏驰

（1.南京市产品质量监督检验院，江苏 南京 210019；2.艾欧史密斯（中国）环境电器有限公司，江苏 南京 211200）

中国地表水中西北诸河和西南诸河水质为优，浙闽片河流、长江和珠江流域水质为良好，黄河、松花江、淮河和辽河流域为轻度污染，海河流域为中度污染。其中，Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类地表水占32.1%、湖泊(水库)占37.4%、地下水占66.6%[1]。由此可见，居民饮用水水源存在较大程度的污染[2]。在众多水污染中，重金属污染是水污染最主要形式之一。随着工业发展，越来越多的重金属被人们开采并利用，同时造成含有各种重金属的工业废液流入到水体中，使水体中的重金属污染越来越严重。目前自来水厂对水中重金属元素的常规去除方法并不能够完全去除原水中含有的重金属元素[3]。研究表明人们长期饮用含有重金属的水，会对人体健康产生极大的影响[4-6]。铅是一种对人体危害极大的有毒重金属，铅及其化合物进入机体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害，若含量过高则会引起铅中毒[7-9]。随着工业市场的迅速发展，铅被广泛应用到各行各业，铅对环境的污染越来越重，对人体的健康危害也越来越大。目前铅主要是通过食物、饮用水、空气等方式影响人体健康。由于儿童大脑正在发育，神经系统处于敏感期，在同样的铅环境下吸入量比成人高出好几倍，受害极为严重，儿童铅中毒会出现发育迟缓、食欲不振、行走不便、便秘和失眠，甚至个别会伴有多动、听觉障碍、注意不集中和智力低下等现象，严重者会造成脑组织损伤，可能导致终身残疾[10]。

截止2020年底，我国农村人口比例仍然＞40%，他们无法使用经过初步净化处理的自来水，普遍饮用的是偏碱性的地下水。重金属铅在弱碱性条件下会产生沉淀，而净水器在此条件下对铅的去除作用也会发生变化。目前我国的测试标准仅评估在酸性条件下的重金属铅加标去除率，对弱碱性条件下的重金属铅加标方法还尚未制定，没有相应的评估方法去检测净水器性能，这给人们的生命健康带来较大的安全隐患[11]。2021年底，葛冰洋等[12]开发了弱碱性铅加标液的配制方法，为净水器弱碱性铅加标测试提供了方法依据。

本文对市场上常见的活性炭、超滤、反渗透3类净水器进行弱碱性加标测试研究，同时探讨了弱酸性和弱碱性铅加标液对净水器寿命与铅去除率的影响，以对净水器性能做出更全面的评估。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取18款家用净水器作为试验用净水器，净化单元主要为活性炭、超滤、反渗透等工艺的组合，每种类型净水器选择6种不同的品牌型号，将其分别编号为C1～C6，U1～U6，R1～R6。

MgSO4·7H2O 、 CaCl2·2H2O、NaHCO3、Pb(NO3)2、NaClO、NaOH和36%HCl，试剂均为AR级，均购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PinAAcle 900Z石墨炉原子吸收光谱仪（美国Agilent公司）；DR5000紫外分光光度计（美国Agilent公司）；FE20 pH计（瑞士METTLER TOLEDO公司）；MS204TS精密分析天平（瑞士METTLER TOLEDO公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 加标水配制

弱碱性加标水参照文献[12]中的方法，弱酸性加标水参照《家用和类似用途纯净水处理器》（QB/T 4144—2019）要求进行配制,重金属铅配制浓度为50 μg·L-1。

1.3.2 测试水样制备与检测

对净水器进行预处理冲洗操作，通入加标水，按试验要求分别进行水样采集，同时采集过滤前的原水水样。按照《生活饮用水标准检验方法 金属指标》（GB/T 5750.6—2006）试验方法进行测试。

2 结果与分析

2.1 不同净水器对弱碱性条件下重金属铅的去除率研究

配制弱碱性条件下的铅污染物加标水，不同净水器按照说明书进行安装和冲洗，然后连接加标设备。通入铅污染物加标水，在额定寿命结束时取出水水样进行铅含量测试，测试结果如表1所示。反渗透类净水器对铅去除率可达到90%以上，超滤类净水器对铅去除率不到50%，而活性炭吸附类净水器几乎没有铅去除的能力。

表1 弱碱性铅加标条件下不同净水器铅去除率表

2.2 弱酸性铅加标液和弱碱性铅加标液对净水器的影响

2.2.1 弱酸性铅加标液和弱碱性铅加标液对净水器寿命的影响

随机选取同批次净水器（反渗透）分别进行弱酸性铅加标液和弱碱性铅加标液全程加标测试，每过水2 t加标水进行整机净水流量测试，结果如图1所示。弱酸性铅加标液和弱碱性铅加标液加标对净水器寿命均有影响，弱碱性铅加标会导致净水器净水流量衰减更快（约32.4%），表明与弱酸性加标液相比，弱碱性铅加标液会导致净水器寿命衰减更快。

图1 弱酸性和弱碱性铅加标液整机净水流量图

2.2.2 弱酸性铅加标液和弱碱性铅加标液对净水器去除率的影响

随机同批次净水器（反渗透）分别进行弱酸性铅溶液加标、弱碱性铅溶液加标试验。保持进水铅浓度为（150±10%）μg·L-1，每过水2 t加标水取出水水样，按照1.3.2方法进行铅去除率测试，结果如图2所示。随着加标过水量的增加，弱碱性铅加标液让净水器的去除率下降得更快，当过水量达到20 t，净水器弱碱性加标液铅去除率比弱酸性加标液铅去除率低5.32个百分点。表明同批次净水器对弱碱性加标液的铅去除率低于弱酸性加标液。

图2 弱酸性和弱碱性铅加标液对比整机铅去除率图

3 结论

本文研究了活性炭、超滤、反渗透3类净水器在弱碱性条件下铅去除率情况以及弱酸性和弱碱性铅加标液对净水器寿命与铅去除率的影响。结果表明，反渗透类净水器对铅去除率可达到90%以上，超滤类净水器对铅去除率不到50%，而活性炭吸附类净水器几乎没有铅去除的能力；弱酸性和弱碱性铅加标液对净水器寿命均有影响，与弱酸性加标液相比，弱碱性铅加标液会导致净水器寿命衰减更快。