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1、電氣石去除給水中鹵族元素研究一.飲用水中鹵族元素對(duì)人體的危害鹵族元素指周期系ⅦA族元素。包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),簡稱鹵素。鹵素的化學(xué)性質(zhì)都很相似,都有氧化性,原子半徑越小,氧化性越強(qiáng),因此氟是單質(zhì)中氧化性最強(qiáng)者。飲用水中對(duì)人體造成危害的鹵素最突出的為氟離子、氧化性余氯及由余氯和溴離子形成的鹵代烴和鹵仿等有害物。(一)氟的危害(1)生化影響抑制控制糖元分解和其他關(guān)鍵酶解途徑的蛋白酶的生;氟與鈣結(jié)合沉積而引起血鈣減少;引起血壓過低或循環(huán)系統(tǒng)波動(dòng),造心血管功能衰竭;對(duì)特定器官如腦、腎的損害。(2)急性
2、中毒發(fā)生在經(jīng)口攝入過量氟化物后,常常是由于自殺、他殺誤食。典型癥狀是嚴(yán)重胃痛、腸痙攣、嘔吐含血物質(zhì)、血性腹瀉、明顯水(體液損失)和由低血鈣引起的癲癇發(fā)作,攝入氟化鈉數(shù)小時(shí)后就發(fā)生搐[49]。(3)長期慢性中毒絕大多數(shù)慢性氟中毒只與氟離子濃度有關(guān),而與來無關(guān)。受氟的長期影響最為明顯的是骨骼和牙齒,典型病癥是氟斑牙氟骨癥。(4)致癌、致突變性,Rapaport研究表明居住在氟離子濃度1~2.6mg區(qū)的母親生的嬰兒發(fā)生先天性愚的比在幾乎不含氟0~0.1mg/l地區(qū)的要[49]。水中含氟量與癌癥也有關(guān)系。地氟病及分布地方性氟病是一種世界性
3、地方病(圖2-1),它的主要表現(xiàn)是氟中毒引起的斑釉牙、氟骨癥和氟攝入不足引起的齲齒。地方性氟中毒是一種不僅影響骨骼和牙齒,而且還累及包括心血管、中樞神經(jīng)、消化、內(nèi)分泌、視器官、皮膚等多系統(tǒng)的全身性疾病。在我國高氟水的分布極廣,約有28個(gè)省市、自治區(qū),5000個(gè)城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村(圖2-2)。用水人口高達(dá)1.4億,主要集中在東北、華北和西北地區(qū),從北方的吉林西部、內(nèi)蒙、山西北部、陜西黃土高原、寧夏鹽池與吉蘭泰、甘肅、青海直到新疆東部的羅布泊與哈密等地均有氟病癥分布。高氟水主要指地下水,一般情況下地表水氟濃度不超過0.3mg/l。在我高氟地區(qū)地
4、下水中氟化物濃度多為1.5~4.5mg/l[2]。但受到含氟礦床、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候條件等因素的影響有些地區(qū)的地下水含氟量可達(dá)數(shù)十毫克每升。工業(yè)中排放的含氟廢水加劇了氟的危害,產(chǎn)生含氟廢水的工業(yè)部門主要有電子工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、等。廢水中的氟多以氟化物、硅氟化物及氟化氫(HF)、六氟化硅酸以及硼氟酸(H2BF)的形態(tài)存在。(二)氯化消毒副產(chǎn)物的危害1.消毒副產(chǎn)物的種類目前已檢測(cè)到的氯化消毒副產(chǎn)物CDBPs多達(dá)數(shù)百種,包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)、鹵氧化物、鹵代乙腈、鹵代呋喃酮[其代表為MX]等,其中THMs和HAAs兩者
5、含量之和可占80%以上,因此,THMs常被作為人群CDBP暴露水平評(píng)估的生物標(biāo)志物。迄今,隨著科技的進(jìn)步,人們已在水源中檢測(cè)出2221種有機(jī)污染物,而在自來水中發(fā)現(xiàn)65種,其中致癌物20種,致突變物56種。2.消毒副產(chǎn)物的形成水源水中的TOC(總有機(jī)碳)80%來自天然的腐殖酸,它是形成揮發(fā)性氯代烴的重要的前提物質(zhì)。腐殖酸、富里酸和藻類與加入水中的氯發(fā)生取代、加成和氧化反應(yīng)生成CDBPs。當(dāng)氯氣通入水中時(shí),發(fā)生如下反應(yīng):Cl2+H2O=HCl+HClO其中C1--0既是中等強(qiáng)度的氧化劑,也是一種親電加成試劑。當(dāng)醛、酮等發(fā)生烯醇式互變
6、異構(gòu)后,與氯發(fā)生親電加成,之后水解產(chǎn)生氯仿,其中也含有多元鹵代物。以下是一個(gè)用來描述TMHs形成的一般形式:HOCl+Br—+NMO(天然有機(jī)物)一TMHs(三鹵甲烷)+其他鹵仿(DBPs)3.氯化消毒副產(chǎn)物的危害目前水處理工作者及醫(yī)學(xué)工作者關(guān)注較多的是消毒副產(chǎn)物的“三致”(致癌、致畸、致突變)作用。有關(guān)THMs與癌癥相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn),如果動(dòng)物長期暴露于高劑量TCM(三氯三聚氰胺)?、BDCM中,可以導(dǎo)致肝癌和腎癌。三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代酚、鹵乙睛、鹵代醛、鹵代酮、鹵代硝基甲烷及3一氯一4一二氯甲基一5一輕基一2(5H)吠喃酮(M
7、X)等物質(zhì)均已被證明對(duì)人體有致癌或致突變作用。研究發(fā)現(xiàn)MX對(duì)DNA有損傷作用。氯化產(chǎn)生的二氯乙酸(DCA)和三氯乙酸(TCA)會(huì)毒害人體的肝臟,而且可能導(dǎo)致神經(jīng)病變和胎兒畸形。另有眾多研究顯示DBPs與神經(jīng)管缺陷、先天性心臟病、泌尿系統(tǒng)畸形、頭面部缺陷等也有相關(guān)性。危害消毒副產(chǎn)物致癌三氯三聚氰胺、三鹵甲烷、鹵仿、鹵乙酸、鹵代酚、鹵乙睛、鹵代醛、鹵代酮、鹵代硝基甲烷及MX致畸二氯乙酸(DCA)和三氯乙酸(TCA)致突變?nèi)u甲烷、鹵乙酸、鹵代酚、鹵乙睛、鹵代醛、鹵代酮、鹵代硝基甲烷及MX一.飲用水中去除鹵素方法概述1.除氟類別方法優(yōu)點(diǎn)
8、缺點(diǎn)吸附法A.活性炭吸附法操作簡單,吸附劑廉價(jià)易得只在酸性條件下有好的去除效果B.活性氧化鋁吸附法應(yīng)用最廣、技術(shù)較為成熟、使用壽命長材料價(jià)格高、不適合硬度較高的地下水C.骨炭法吸附容量高、操作簡單,吸附劑廉價(jià)易得對(duì)PH依賴性很高,,只能在pH為7左