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清湾矿泉水是经国家地质矿产部鉴定和批准开发的优质矿泉水，其特征是矿化度和游离二氧化碳浓度高，并含偏硅酸、锶、锂等对人体有益的微量成分，但是，矿泉水中氟的浓度常年在1.6—5.4mg.L-1（以F-计），超过了《GB8537-2008饮用天然矿泉水》的限量值1.5mg·L-1。为了更好地开发和利用广西这一优质地质资源，本文首先开展了清湾矿泉水降氟方法的研究;为了查明矿泉水中氟的主要存在形态，本文还探讨了水中游离氟(HF+F-)、钙配合态氟(Ca-F)、镁配合态氟(Mg-F)、铁配合态氟(Fe-F)和铝配合态氟(Al-F)等五种形态氟的分析方法。研究工作的要点分述如下。 1.用Ca2+、Al3+、La3+、Zr4+分别对强酸阳离子交换纤维进行改性处理，对改性后的这四种离子交换纤维、轻质氧化镁和碱式碳酸镁的降氟能力，以及它们对水中有益微量元素的影响进行了初步考察和比较。结果表明，Ca2+和Al3+改性纤维几乎不吸附氟离子，无降氟能力;La3+或Z4+改性纤维降氟能力较差，且会向溶液中释放大量La3+或Zr4+;轻质氧化镁的降氟能力虽强，但有益微量元素B、Si、Sr和Ca损失明显，处理后矿泉水的pH值为9.0～10.0，与原矿泉水(pH6.7～7.0)相比变化较大，影响了口感;常温下，碱式碳酸镁的降氟效果明显，B、Si、Sr、Ca的损失较小，降氟后矿泉水的pH值为7.4～7.5。研究表明，用碱式碳酸镁降氟具有良好的可行性。 2.在对碱式碳酸镁静态降氟的进一步研究中，以降氟效果和有益微量元素损失量为指标，考察了溶液温度、碱式碳酸镁用量、降氟水样振荡时间和静置时间的影响，并对降氟后矿泉水中的Mg残留和各种元素的稳定性进行了分析。研究表明，若仅考虑降氟效果这一个指标，在水温55℃，碱式碳酸镁用量0.4g，振荡时间2h，静置时间8h的条件下处理25mL矿泉水，降氟效果最好，处理后的矿泉水中氟浓度仅为0.04mg·L-1;而若综合考虑降氟效果和有益微量元素损失量两个指标，则处理25mL矿泉水的最佳综合条件为:水温40℃，碱式碳酸镁用量0.4g，振荡时间2h，静置时间8h，处理后的矿泉水中氟浓度为0.30mg·L-1，而B、Si、Sr、Ca的损失程度比较小。在上述两种降氟条件下，F-浓度均能达到国家标准;镁残留在50～60mg·L-1之间，低于世界卫生组织(WHO)对饮用水中镁含量的建议值(150mg·L-1)。在最佳综合条件下处理的矿泉水，30天存放期间，F浓度及其变动为0.30±0.01mg·L-1，其它各种元素浓度的变动均较小。 3.在对碱式碳酸镁动态降氟的研究中，综合考虑降氟效果、处理液的pH、有益微量元素损失量和单位质量碱式碳酸镁的处理水量等四个指标，考察了柱温、碱式碳酸镁用量、处理液流速和收集时间的影响，并对降氟后矿泉水中的Mg残留进行了测定。结果表明，动态降氟的最佳综合条件为:柱温55℃，0.4g碱式碳酸镁处理12mL矿泉水，处理液流速0.20mL·min-1，收集时间1h。在该条件下处理后的矿泉水中，氟浓度为0.72mg·L-1，已达到国家标准，pH值为7.5，有益微量元素的损失量较小，镁残留量为40mg·L-1，低于WHO的建议值。上述条件下降氟，处理水量为静态法的1/2，若保持其他条件不变，仅将处理液收集时间延长至2h，处理水量可达到24mL，与静态法相当，处理后矿泉水中氟浓度为1.16mg·L-1，达到国家标准，有益微量元素损失量、处理后矿泉水的pH值和镁残留的浓度均与动态降氟的最佳综合条件的测定值相近。结果还表明，当单位质量碱式碳酸镁处理水量相当时，从降氟达标所需时间、有益微量元素的保留能力、镁残留等方面考虑，动态法比静态法更具优势，但动态法的耗能量高于静态法。 4.在对矿泉水中五种形态氟的分析研究中，提出通过用不同的总离子强度调节缓冲液(TISAB)逐次解蔽不同配合态氟的方法，以分别测定这些形态的浓度。对已知总氟浓度，并含有一定量Ca2+、Mg2+、Fe3+和Al3+离子的模拟矿泉水以及氟化钙饱和溶液的分析表明本方法可行。实验结果表明，在溶液pH5.0～6.0的情况下，在乙酸-乙酸钠-氯化钠缓冲体系(TISABO)中，可测得矿泉水中游离氟(HF+F-)的浓度;在VC-乙酸-乙酸钠-氯化钠缓冲体系(TISABⅠ)中，可测得游离氟和铁配态氟(Fe-F)浓度的合量;在甘氨酸-乙酸-乙酸钠-氯化钠缓冲体系(TISABⅡ)中，可测得游离氟、钙配态氟(Ca-F)和镁配态氟(Mg-F)浓度的合量;在EGTA-乙酸-乙酸钠-氯化钠缓冲体系(TISABⅢ)中，可测得游离氟、Ca-F、Fe-F和铝配态氟(Al-F)浓度的合量;在甘氨酸-柠檬酸-乙酸-乙酸钠-氯化钠缓冲体系(TISABⅣ)中，可测得游离氟、Ca-F、Mg-F、Fe-F和Al-F等五种形态氟浓度的合量。基于在上述五种TISAB中测得的结果，采用差减法可分别确定矿泉水中游离氟、Ca-F、Mg-F、Fe-F和Al-F等五种形态氟的浓度。结果还表明，对清湾矿泉水这类Ca2+和Mg2+浓度较高的水样，在TISABⅣ体系中的总氟浓度测定值比《GB/T8538-2008饮用天然矿泉水检验方法》中离子选择电极法的测定值高，这是因为国标法所用的TISAB没有消除Ca-F和Mg-F对测定总氟浓度的影响;另外，清湾矿泉水中因大量碳酸氢根(866～938mg·L-1)的存在，抑制了Ca-F态的形成，所以其中的Ca-F浓度低于相同钙量下不含碳酸氢根的模拟水样。