CN101254963A - 一种利用太阳光快速降解水体中藻毒素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降解藻毒素的光催化材料的制备技术和一种光催化降解藻毒素的方法。具体地说，是利用稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者是两者的混合液改性TiO2，得到一种光催化材料的技术，并在太阳光下催化降解湖泊、河道、水库和自来水厂等水体中藻毒素的方法。本发明属于水处理技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化材料的制备技术和一种快速降解去除水中溶解的藻毒素的方法。本发明属于水处理技术领域。
背景技术
近年来，由于人类活动的加剧，湖泊富营养化问题日益严重，导致蓝藻水华不断暴发。1984年，在全国进行调查的34个湖泊中，有61.5％的湖泊处于富营养化状态，而1996年，26个重点湖库中，总体处于富营养化状况的达85％。藻华暴发的面积逐年增加，其发生频率、强度呈逐年增长趋势。目前，我国近3/4的湖泊已达富营养程度，富营养化湖泊面积达8700km2。
水华的暴发阻碍了水体的光合作用和水气交换，降低了水体溶解氧含量，导致水生动植物死亡、生态平衡遭到破坏，藻细胞破裂后释放出的毒素不仅毒害水生生物、影响渔业生产，而且对人和动物的饮用水安全构成威胁。其中，微囊藻毒素(MC)是藻毒素中最常见的一类缩氨酸肝毒素，由于其具有毒性大、分布广泛、难去除等特点，微囊藻毒素污染引起的水生动物、鸟类、畜类甚至人类中毒和死亡的事件时有发生。1996年巴西100多人因微囊藻毒素污染而发生急性肝功能障碍，其中至少50人死亡，引起全世界的关注与重视；现已证明，水体中的微囊藻毒素导致了我国肝癌的高发病率。国际卫生组织(WHO)和我国都规定饮用水中的微囊藻毒素的浓度不得高于1μg/L。
以往公开的去除藻毒素的方法有：活性炭吸附法，臭氧氧化法，化学药剂氧化法，超声波降解法，生物降解法及TiO2光降解法等。活性炭吸附法对藻毒素有一定吸附效果，但吸附效果会逐渐降低且成本较高，而且存在藻毒素后续处理难的问题；臭氧氧化和化学药剂氧化法虽然具有高的降解，但存在产生有害副产物的问题；超声波降解法由于耗能大，使其应用也受到限制；生物降解法由于反应时间存在滞后性，而且操作条件较严格，应用受到限制；TiO2光催化降解由于其无毒、环保以及可持续使用等优点，备受关注，但是由于TiO2在通常水体pH值范围内(6～9)在太阳光下降解率低，也难以被广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有处理方法的不足，提出一种催化材料的制备技术，在太阳光下高效催化降解湖泊、河道、水库和自来水厂等水体中溶解的藻毒素的方法。本发明具有制备简单、成本低廉、适宜pH值范围广、降解效率高等优点。
本发明提供的制备催化材料的制备技术，其特征在于，将TiO2与稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合液搅拌，通过物理方法对其进行改性处理。
本发明所述的稀土元素的(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者是两个的混合溶液的镧的浓度为0.001～0.2mol/L。
本发明所述的TiO2为金红石型或者锐钛矿晶型或者是两者的混合型，粒径为0.02～200μm。
本发明提供的制备催化材料的技术，其特征在于，将稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合溶液与TiO2按照摩尔比为1∶1～1∶300混合。
本发明所述的催化材料物理方法的处理，其特征在于，将稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合溶液与TiO2按比例混合后，依次通过超声混匀、水浴加热、干燥蒸干、煅烧处理及研磨成粉处理。
本发明所述的光催化降解方法，其特征在于，照射光源包括天然或人工模拟太阳光或者可见光的一种或者两者混合光源。
本发明提供的藻毒素降解方法，其特征在于，将催化材料以粉末、负载于膜或者包裹于载体(如玻璃球、沸石、碎石等)的形式加入到水体中。
本发明提供的光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，将制备的催化材料以0.2～10g/L的用量投加到水体中。
附图说明
图1为催化材料改性前后太阳光催化降解藻毒素效果的比较
图2为催化材料的pH值适用范围
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述的技术和方法加以详细说明。
实施例1.催化材料的制备1
称取氯化镧0.5g溶于200ml蒸馏水中，配成0.01mol/L的氯化镧溶液，取TiO25g，加入到上述200ml溶液中(即摩尔比约为1∶30)，超声1h后，于80℃水浴种加热，取出离心干燥后，450℃马福炉中煅烧3-6h，然后研磨，即得本发明所述的光催化材料。
实施例2.催化材料的制备2
称取硝酸镧6.5g溶于200ml蒸馏水中，配成0.1mol/L的硝酸镧溶液，取TiO25g，加入到上述200ml溶液中(即摩尔比约为1∶3)，超声1h后，于80℃水浴种加热，取出离心干燥后，450℃马福炉中煅烧3-6h，然后研磨，即得本发明所述的光催化材料。
实施例3.催化材料改性前后太阳光催化降解藻毒素效果的比较
称取实例2中所述的催化材料20mg，同时称取20mg原TiO2粉末作为对照，加入20ml蒸馏水，配成1g/L的固体溶液，然后加入藻毒素，使其初始浓度为2mg/L。吸附平衡后，太阳光催化降解30min后结果如图1所示，在相同投加量下，改性催化材料的降解率达到92％，而未改性的只有50％。
实施例4.催化材料的pH值适用范围
称取实施例1中的改性催化材料20mg，加入20ml蒸馏水，分别调节初始pH值到4、6、8和10，然后加入藻毒素，使其初始浓度为2mg/L。吸附平衡后，太阳光催化降解30min后结果如图2所示，不同pH值下，改性后的TiO2的催化降解率均在85％以上。
Claims (7)
1.本发明提供一种利用太阳光催化降解藻毒素材料的制备技术和方法。具体地说，就是利用稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合溶液改性TiO2，制得光催化材料，在太阳光下高效降解藻毒素的方法。
2.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素材料的制备技术，其特征在于，TiO2与稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合溶液进行混合。
3.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素材料的制备技术，其特征在于，TiO2为金红石或者锐钛矿晶型，或者是两者的混合型，粒径为0.02～200μm。
4.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素材料的制备技术，其特征在于，所述的稀土元素(例如镧、钒、锆等)的氯化盐、硝酸盐或者两者的混合液与TiO2的摩尔比为1∶1～1∶300。
5.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，所述的光催化降解藻毒素的光源包括自然或人工模拟太阳光和可见光范围的光。
6.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，该催化材料是以粉末、负载于膜或者包裹于载体(例如玻璃球、沸石、碎石等)的形式加入到湖泊、河道、水库和自来水厂等水体中。
7.根据权利要求1所述的利用太阳光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，所述的催化材料的用量为0.2～10g/L。
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| CN101597104B (zh) * | 2009-07-28 | 2011-04-06 | 贵州省环境科学研究设计院 | 一种芬顿光催化氧化降解水中多种微囊藻毒素的方法 |
| CN104310523A (zh) * | 2014-05-06 | 2015-01-28 | 河北科技大学 | 一种光催化反应处理废水的方法及光催化反应器 |
| CN105776688A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-07-20 | 刘牧 | 一种富藻水或高浓度有机废水的处理方法 |
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