CN101734746B - 改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，是将凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配，并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中搅拌，静置，然后将絮体捞出或过滤除去。本发明具有成本低廉、去除效率高且环境友好的特点，具有较大的应用价值和市场前景。

Description

改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法

技术领域

本发明涉及生物环保材料领域，具体是一种利用有机高分子复配改性凹凸棒土对藻蓝蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法。

背景技术

随着城市工业化进程加快，环境污染日益加剧，富营养化所引起的有害蓝藻水华已成为国内外普遍关注的环境问题。其中微囊藻水华发生最为普遍，而且多数产毒，对淡水水体危害最严重。微囊藻毒素是一类具生物活性的单环七肽，主要由淡水藻类铜锈微囊产生，其他很多种类的微囊藻也可以产生，如颤藻属、鱼腥藻属、念珠藻属以及绿色微囊藻属、惠氏微囊藻属等。微囊藻毒素是一种肝毒素，能抑制蛋白质磷酸酯酶，因而帮助解除对细胞增殖的正常的制动作用，促进肿瘤的发育。虽然微囊藻毒素细胞主要存在于藻细胞中，但有研究发现藻细胞死亡解体后，藻毒素不断的释放到水体中，污染了人类的饮用水源。流行病学调查显示，我国江苏海门、启东和广西扶绥的原肝癌发病率相当高与当地居民长期饮用含微囊藻毒素的池塘或河流水有关，浙江海宁地区大肠癌的高发病率也与饮用的河浜水、池塘水的藻毒素含量存在正相关关系。藻胆蛋白占蓝藻细胞可溶性蛋白的60％，它是蓝藻类主要捕获光能的色素蛋白，在光合作用过程种起着重要的作用。根据其光吸收的范围，可分为藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蛋白三类。蓝藻腐烂后，将藻胆蛋白释放进入水体，由于其分解需要消耗大量氧气，造成水体缺氧，不仅危机到鱼虾等水生生物生存，而且造成水体COD、BOD升高，导致水体污染。

目前，对微囊藻毒素和藻胆蛋白治理的方法主要包括物理法、化学法和生物法。物理法主要是通过黏土和活性炭等材料为滤层，将含有微囊藻毒素和藻胆蛋白的废水过滤，达到去除的目的。该方法能在一定程度上去除该两种污染物，但是污染物容易导致滤层堵塞，成为该方法大规模应用的瓶颈问题。化学法主要是通过化学反应(氧化还原等)将微囊藻毒素和藻胆蛋白转变成其他无毒物质，该方法简便易行，但是存在两个问题：一是成本高，二是容易造成二次污染。生物法是指通过微生物或植物，将该两种污染物降解或吸收，该方法相对于前两种方法具有成本低廉的优点，但是也存在两个缺点，一是往往周期较长，不适合应急处理；二是植物富集了该两种污染物后的处置成为一个新的技术难题。因此，找到一种高效、廉价、便捷、环境友好的微囊藻毒素和藻胆蛋白的去除或降解方法，具有重要的环境和社会效益。

凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，呈白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽，土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强，湿时有粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散，悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。因产地不同，凹凸棒石粘土的组成略有不同，一般而言，凹凸棒石原土中含有70-80％的凹凸棒石，10-15％的蒙脱石和海泡石以及其他的粘土，4-8％的石英，1-5％的方解石或者白云石，在加工的过程中非粘土成分被去除。因此，最终的产品中含有85-90％的凹凸棒石。1940年W.F.Bradley首次提出了凹凸棒石的晶体结构模型。凹凸棒石的基本构造单元是由平行于碳轴的硅氧四面体双链组成，各个链间通过氧原子连接，每个双链的上下层间通过一层镁原子的六价配位连接。硅氧四面体活性氧原子的指向(即硅氧四面体的角顶)每四个一组上下交替排列，这样排列的结果，四面体片在链间被连续地连结，构成连层状硅酸盐，然而，八面体片是不连续的，形成很多矩形孔道，每个孔道的截面大小是相等的，大约为0.38nm×0.63nm。凹凸棒石的理想化学式为Al(OH₂)₄(OH)₂Mg₅Si₈·4H₂O，其中的Si⁴⁺可以少量被Fe³⁺及Al³⁺离子替代，Mg²⁺可以少量被Fe²⁺，Fe³⁺和Al³⁺离子替代。各种离子替代的综合结果是凹凸棒石常常带少量的负电荷，此种电荷属于结构电荷。

凹凸棒石粘土的这种特殊的结构和较大的比表面积，决定了其具有良好的吸附性能。凹凸棒石粘土的比表面积为60～210m²/g，改性之后其比表面积高达300m²/g以上甚至更高。然而在吸附过程中，究竟是晶体内部的孔道还是表面的孔隙起主要作用，是化学吸附还是物理吸附起主要作用，到目前为止还没有一个统一的说法。

发明内容

本发明提供了一种有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，具有成本低廉、去除效率高且环境友好的特点，具有较大的应用价值和市场前景。

本发明的技术方案为：

有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：是将凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配后，按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中搅拌，静置，然后将絮体捞出或过滤除去。

所述的有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：所述的凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，调整废水的PH值为5-7，搅拌，静置直至有明显絮体生成，用10-50目纱网将絮体捞出水体。

所述的有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：所述的凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，调整废水的PH值为5-7，搅拌，静置直至有明显絮体生成，通过石英砂滤层，将絮体滤除。

所述的有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：所述的凹凸棒土与壳聚糖粉末的粒径为100-300目。

本发明的原理是：凹凸棒土的纳米棒晶内部的孔道结构以及棒晶之间的微纳级空隙结构决定了它具有较大的比表面积，对微囊藻毒素及藻胆蛋白等污染物具有较强的吸附活性，既可以将微囊藻毒素及藻胆蛋白吸附在其孔道内部，也可以将它们吸附到棒晶之间的空隙中，这些凹凸棒土与其他一部分溶液中的藻毒素及藻胆蛋白在壳聚糖的高分子架桥、卷扫、网捕及电中和的作用下，发生胶体脱稳形具有复杂的三维网络结构的絮体，从而可以通过打捞或者过滤的方法将之移出水体，达到去除的效果。

本发明的有益效果在于：

1、成本低廉：凹凸棒土储量丰富，生产成本低，壳聚糖可以规模化成产，添加量较低，因此二者的复配物成本低廉；

2、去除效率高：凹凸棒土比表面积大，具有较高的吸附去除活性，壳聚糖是一种具有高效絮凝活性的物质，可以将几乎全部的凹凸棒土絮凝形成密室的絮体，便于移出水体，对微囊藻毒素和藻胆蛋白去除率达50％以上；

3、环境友好：凹凸棒土和壳聚糖都是天然无污染材料，添加到水体，不会给环境造成二次污染。

具体实施方式

有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法：

实施例1

将100-300目的凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，保持PH值为5-7，以60-120转/分钟速度搅拌2-7分钟，静置直至有明显絮体生成，用10-50目纱网将絮体捞出水体，即可。

实施例2

将100-300目的凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，保持PH值为5-7，以60-120转/分钟速度搅拌2-7分钟，静置直至有明显絮体生成，通过石英砂滤层，将絮体滤除即可。

Claims (3)

1.有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：是将凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，调整废水的PH值为5-7，搅拌，静置直至有明显絮体生成，用10-50目纱网将絮体捞出水体。

2.有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：是将凹凸棒土与壳聚糖粉末按照50-100∶0.5-2的质量比复配并按照0.1-2g/L的比例添加到含有微囊藻毒素及藻胆蛋白的废水中，调整废水的PH值为5-7，搅拌，静置直至有明显絮体生成，通过石英砂滤层，将絮体滤除。

3.根据权利要求1所述的有机高分子复配改性凹凸棒土对藻胆蛋白和微囊藻毒素吸附去除的方法，其特征在于：所述的凹凸棒土与壳聚糖粉末的粒径为100-300目。