麦饭石循环矿化直饮水技术研究进展

麦饭石循环矿化直饮水技术研究进展

王恩琦，李倩倩，陈金楠，马哲，于鸿鑫

沈阳城市建设学院市政与环境工程学院，辽宁沈阳110167

摘要：随着水污染的日益严重，人们对饮水安全也日益重视。水乃生命之源，饮用水的安全健康关乎世世代代人类的生存发展。我国较为常见的消毒方式为液氯消毒，其液氯在杀菌能力及持久性上效果良好，但不妨出现在杀菌的同时会与微量的有机物反应产生副产物。为保证我国饮用水水质，在自来水厂的常规工艺处理后管网末端的水质随时间无法保证管网质量，净水器的作用以及人们健康意识的增强。目前大多数家庭使用净水器的现象已普遍存在。由于家用净水器种类各异，市场上净水器净化出水依旧存在细菌、亚硝酸盐超标及矿物元素流失等问题。本文研究将麦饭石用于饮用水水质矿化以提高水质中矿物元素含量，改善水质。并首次将水循环与麦饭石联合使用，既可以抑制水质恶化，又可以提高水质矿物元素含量，实现健康饮用水。

关键词：MFS矿化；饮用水；水循环；直饮水

水是生物重要的组成部分，是人类生存和发展的必要条件。我国的净水器已基本普及，但是由于净水器材质问题及净水器使用习惯等原因导致净水器中容易出现亚硝酸盐含量增高、细菌滋生等问题，严重影响饮用水安全。将麦饭石用于饮用水水质矿化以提高水质中矿物元素含量，改善水质。并首次将水循环与麦饭石联合使用，既可以抑制水质恶化，又可以提高水质矿物元素含量，实现健康饮用水。

1 直饮水概况

1.1直饮水概念

直饮水通过字面理解，就是人们能够直接饮用的水，但不是所有的水都可以达到直接饮用的标准。目前在我们的生活中，直饮水包括经两类，一类是不经净化需要加热的饮用水，一类是经过净化处理不需要加热就可以饮用的直饮水。我国现如今仅有部分的公共场所的提供的直饮水是经过处理不需加热人们可以直接饮用，而多数的经处理过并需烧开之后再饮用，此类水机经过长期使用存在滋生细菌，反复加热之后内含亚硝酸盐含量增高及耗氧量增大等众多问题[1-3]。

1.2直饮水净化及工艺

2010 年对广州越秀区中小学直饮水机饮水卫生状况调查中发现水质主要不合格项目有耗氧量、浊度、亚硝酸盐及 p H，总合格率需进一步提高。对柳州市学校直饮水机的卫生状况调查中发现部分学校不按要求定期清洗消毒、定期更换滤芯，水质不合格率达到 46%，存在严重的安全卫生隐患。直饮水净化包括管网净化和龙头净化，管网净化为区域性用户提供直饮水，龙头净化是对用户家庭水龙头出水进行净化，但是主要净化原理相同。目前国内针对不同水质常用的直饮水工艺有：活性炭+超滤，活性炭+纳滤，活性炭+反渗透，臭氧+纳滤，臭氧+活性炭+反渗透。针对这些工艺存在的问题，主要涉及微生物滋生、亚硝酸盐增大、耗氧量升高以及过度净化导致的对人体有益元素过低的问题[4-8]。

2 MFS基本原理及其影响意义

2.1MFS基本原理及应用地域

MFS 是一种风化或半风化浅成到超浅成的中酸性岩，因其外观类似于大麦米煮出的饭团，故而被我国古代医药学家称为 MFS，在多部古代医药著作中都有记载，如《本草纲目》中明确记载了 MFS 的产地、形态及功能。MFS 主要产于钙碱性系列中酸性岩浆活动区内，属于喷出-超浅成-浅成岩。不同的产地 MFS 的功能成分也有所差异，常见的形成 MFS 的原岩种类有石英二长岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、安山岩等，主要矿物成分为钾长石、斜长石、黑云母等，具有斑状结构。我国几乎各个地区均分布有 MFS，已经开发且比较著名的有内蒙古、天津、辽宁、浙江、台湾、山东等地区的 MFS。上世纪 70 年代以来我国兴起了对 MFS 的研究与应用，目前研究较多的是日本、韩国及中国[9-10]。

2.2研究目的及意义

针对市场上净水器长时间使用，存在着细菌、亚硝酸盐超标及矿物元素流失等问题，将水循环、净化、MFS矿化联合构建一套以自来水为原水的安全健康的家用直饮水系统，探究水循环对净水器出水水质的改善效果及机理，为净水器水质的改良提供更新的思路，让人们再也不担心水质安全。考察水循环条件下自来水中亚硝酸盐的变化情况，并分析机理。并根据采用沈阳某地区MFS作为循环矿化装置中的饮用水矿化材料，分析不同粒径对 MFS溶出量及溶出持久性的影响。本研究将麦饭石用于饮用水水质矿化以提高水质中矿物元素含量，改善水质。并首次将水循环与麦饭石联合使用，既可以抑制水质恶化，又可以提高水质矿物元素含量，实现健康饮用水。

3 水循环与MFS结合影响

将水循环和MFS结合应用到饮用水处理工艺中，可以改善饮用水水质并增加了人们身体所需有益的微量矿物元素。现将MFS溶出偏硅酸及Sr元素的溶出性能进行研究；通过XRF、SEM及BET对 MFS 的溶出性能进行表征，探究溶出原理。考察固液比、水循环功率、溶出时间、溶液初始 p H、溶液初始硬度对MFS溶出性能的影响，结合目前矿泉水水质主要为偏硅酸型及锶型的特点，主要研究MFS溶出偏硅酸、Sr的性能。通过响应面分析并确定固液比、溶出次数及溶液初始 pH对MFS溶出的影响因素排序，并建立在不同单次溶出条件下麦饭石的矿化模型，为此构建一套集净化、循环矿化与杀菌为一体的直饮水系统。

4 结语

在生活中，人们需要水源的清澈、水质的健康，而通过将水循环、水质净化及MFS联合应用到饮用水中可以实现水质的矿化与活化，在净水器方面可以实现就地取用取水、用水，以自来水为原水实现健康的矿化饮用水，同时还可以降低成本、效益高、适合大范围使用。

但在使用中还是会存在一些问题，少许MFS颗粒通过水循环使其颗粒堵塞管道以及水泵的堵塞。当使用结束之后会产生大量的固体废物，应该继续研究开发对溶出完全后的MFS进行回收利用。

参考文献

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[2]李开复，王咏刚.人工智能 [M].北京：文化发展出版社，2017

[3]Mastaler,Potgieer.H, et al.饮用水除氟工艺研究[J].环境杂志,2015,5(6):12-13.

[4]胡恋，陈朝猛，谢水波.羟基磷灰石生物活性材料处理重金属废水的机理及效果研究

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[7]生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范[S].北京：中华人民共和国卫生

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[10][美] 迈克斯·泰格马克. 生命 3.0 : 人工智能时代，人类的进化与重生 [M].浙江教育出版社.2018

基金项目：沈阳城市建设学院大学生创新创业训练计划资助项目202013208009；辽宁省民办教育协会教育科学“十四五”规划课题LMJX2021230；沈阳城市建设学院教改重点项目；沈阳城市建设学院精品课项目