CN103408098A - 一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-lr的方法 - Google Patents

一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-lr的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属环保技术领域，具体涉及一种采用磷酸银催化剂降解水中微囊藻毒素-LR的方法。本发明通过磷酸银在模拟可见光源——氙灯照射下产生羟基自由基来降解微囊藻毒素-LR。羟基自由基通过进攻Adda氨基酸侧链上的共轭双键、苯环基团、甲氧基以及微囊藻毒素-LR七肽环的不饱和双键，使其结构改变，从而彻底降解微囊藻毒素-LR，达到脱毒的目的。在合理的实验参数运行下，采用本方法在5h内对微囊藻毒素-LR的降解率可达99.91%。

Description

一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别是利用一种采用可见光催化剂磷酸银（Ag3PO4）降解水中微囊藻毒素-LR的方法。
背景技术
人类活动产生的富含N、P的污染物大量排入水体，导致的藻类大量繁殖，在水体表面大片聚集形成水华或赤潮，水华或赤潮会阻碍水体中生物的光合作用，导致水中溶解氧降低，鱼类大量死亡。同时，很多藻类在代谢过程中或藻体破裂后会分泌多种藻毒素，这其中以微囊藻毒素-LR（microcystin-LR，MCLR）危害最为严重（参见文献Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(6): 1646-1652）。世界卫生组织规定饮用水中的MC-LR的含量不得超过1 μg/L（参见文献Chemosphere, 2013, 90: 1552-1557）。
MC-LR是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂。环状七肽结构和间隔双键使得其化学性质稳定，难以去除（参见文献复旦学报, 2011, 50(2): 213-219）。微囊藻毒素降解方法的研究已成为当今世界污水处理领域的研究热点。利用光催化剂降解MC-LR是目前较前沿的方法。其可以高效利用太阳能，节约降解成本，降解速度快，效率高，同时不产生二次污染。
磷酸银（Ag3PO4）作为新型环境友好型催化剂可以有效吸收可见光（≤ 530 nm）产生电子空穴对，氧化吸附于其表面的H2O、OH-，形成羟基自由基（·OH），羟基自由基具有极强的得电子能力，可以将有机物彻底矿化成碳酸盐，H2O和CO2等无害物质。本发明首次利用磷酸银催化剂在模拟可见光下降解MC-LR，降解效果显著。
发明内容
本发明针对水体中微囊藻毒素（MC-LR）难以去除的问题，提出一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法。
本方法提出的采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，具体步骤如下： 
将磷酸银催化剂投入到含有微囊藻毒素-LR的溶液中，在暗处理1 h后开启连续氙灯进行降解反应，每隔1 h 取样1.5 ml进行微囊藻毒素-LR浓度检测；其中：每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为13.67 -26.67g/L。
本发明中，采用连续氙灯作为模拟可见光源，功率为500w。
本发明中，每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为26.67 g/L。
本发明中，所述降解反应时间为3- 5 h。 
本发明的有益效果是：
（1）本方法采用连续氙灯作为光源，其辐射光谱能量分布与日光相接近，不会对人体造成伤害。
（2）本方法采用的磷酸银催化剂光敏性强，禁带宽度Eg=2.35 eV，较其他光催化剂更为高效，大大缩短反应时间，同时，磷酸银为环境友好型催化剂，不会对环境造成二次污染。
附图说明
图1为磷酸银在X衍射下的光谱图。
图2为SEM扫描下的磷酸银微粒。
图3为磷酸银浓度变化对MC-LR降解效果的影响。其中，ct为MC-LR在t时刻的浓度，c0是MC-LR的初始浓度。
图4为氙灯光谱采集波形图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
(1)磷酸银制备
使用的磷酸银催化剂通过离子交换法制备。A. 称取0.075 mol的硝酸银（AgNO3）晶体，溶解于500ml去离子水中，磁力搅拌10 min；B. 称取0.025 mol的磷酸氢二钠（Na2HPO4）固体，溶解于250 ml的去离子水中，磁力搅拌10 min；C. 将AgNO3溶液缓慢滴加在Na2HPO4溶液中，逐渐出现黄色沉淀，磁力搅拌3 h；D. 将所得黄色浑浊液过滤，用去离子水洗涤3次后，60℃真空干燥12 h，研磨成细粉状，最终得到黄色的磷酸银粉末。如图1，合成的磷酸银样品通过X射线衍射（XRD）检测，与磷酸银标准光谱（JCPDS, card No. 06-0505）完全一致。如图2，通过扫描电镜（SEM）检测，合成的磷酸银呈团簇式球形微粒，粒径均一，表面光滑。
(2)MC-LR提取自铜绿微囊藻FACHB905，纯度大于95%。本方法设置了磷酸银的投加梯度，以探究降解MC-LR的最适投加量。反应条件如下：反应温度为室温，溶液体积50ml，MC-LR吸附平衡时的浓度为11.70 mg/L，pH未调节，为原始pH值。反应设置了6组磷酸银梯度（0 g/L，7.07 g/L，13.67 g/L，20.40 g/L，26.67 g/L，33.47 g/L），每组3个平行样。将上述催化剂分别投加到MC-LR溶液中；由于磷酸银具有吸附性，在光照前需进行暗处理，因此在黑暗条件下磁力搅拌1 h，使得磷酸银达到吸附平衡状态；开启氙灯光源，进行模拟可见光降解，每隔1 h取约1.5 ml溶液通过高效液相色谱仪（HPLC）进行MC-LR浓度检测，当浓度降至检测下限以下时，结束反应。
（3）结果分析
如图3，未投加磷酸银催化剂时，MC-LR浓度在反应过程中基本不变，这说明仅仅通过模拟可见光照射无法降解MC-LR；当磷酸银浓度由0 g/L逐渐增加到26.67 g/L时，降解效率显著提高，在浓度为26.67 g/L时达到最大；当磷酸银浓度由26.67 g/L增加到33.47 g/L时，降解效率大幅降低，这说明降解MC-LR的磷酸银最适浓度为26.67 g/L，在此浓度下，反应5 h时的MC-LR降解率达到99.91 %。在毒理分析中发现，MC-LR的Adda氨基酸是表达毒性的必要基团，通过液-质联用仪（LC-MS）推断，反应过程中产生的羟基自由基（·OH）通过进攻Adda氨基酸侧链上的共轭双键、苯环基团、甲氧基以及MC-LR七肽环的不饱和双键使得MC-LR结构改变，从而彻底降解MC-LR。
本发明采用的试剂和仪器参数：AgNO3购自萨恩化学。Na2HPO4购自上海化学试剂公司。提取MC-LR所用的铜绿微囊藻购自中科院武汉水生生物所。XRD购自荷兰帕纳科公司，型号：X’ Pert PRO。SEM购自荷兰飞利浦公司，型号：XL30。HPLC购自美国安捷伦公司，型号：1200。LC-MS为Dionex Ultimate 3000 HPLC系统和Bruker micrOTOFⅡ电喷雾质谱检测器。模拟可见光源介绍：由于现实中不存在与太阳光谱分布完全一致的光源，氙灯的辐射效率高，且辐射绝大部分都集中在可见区和近红外区，与太阳的吸收谱匹配较好，同时氙灯具有很高的负载强度和较高的辐射效率以及接近太阳表面的色温度，因此采用500 w连续氙灯作为模拟可见光源，如图4。
实施例1：
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。MC-LR溶液浓度为11.70 mg/L，不加磷酸银催化剂，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5h后，MC-LR浓度为11.69 mg/L，基本未降解。
实施例2
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。在MC-LR浓度为11.70 mg/L的溶液中加入磷酸银粉末0.35 g，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5 h后，MC-LR浓度降至6.88 mg/L，降解率达到34.59 %。
实施例3
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。在MC-LR浓度为11.70 mg/L的溶液中加入磷酸银粉末0.68 g，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5 h后，MC-LR浓度降至0.50 mg/L，降解率达到95.59 %。
实施例4
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。在MC-LR浓度为11.70 mg/L的溶液中加入磷酸银粉末1.02 g，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5 h后，MC-LR浓度降至0.30 mg/L，降解率达到96.99 %。
实施例5
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。在MC-LR浓度为11.70 mg/L的溶液中加入磷酸银粉末1.33 g，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5 h后，MC-LR浓度降至0.01 mg/L，降解率达到99.91 %。
实施例6
室温下，溶液体积为50 ml，pH为原始值。在MC-LR浓度为11.70 mg/L的溶液中加入磷酸银粉末1.67 g，黑暗下磁力搅拌1 h后开启氙灯光源，每隔1 h取样约1.5 ml通过HPLC检测浓度。光照5 h后，MC-LR浓度降至4.64 mg/L，降解率达到59.82 %。 

Claims (4)

1.一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，其特征在于具体步骤如下： 
将磷酸银催化剂投入到含有微囊藻毒素-LR的溶液中，在暗处理1 h后开启连续氙灯进行降解反应，每隔1 h 取样1.5 ml进行微囊藻毒素-LR浓度检测；其中：每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为13.67 -26.67g/L。
2.根据权利要求1所述的采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，其特征在于采用连续氙灯作为模拟可见光源，功率为500w。
3.根据权利要求1所述的采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，其特征在于每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为26.67 g/L。
4.根据权利要求1所述的采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，其特征在于所述降解反应时间为3- 5 h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115212903A (zh) * 2022-05-25 2022-10-21 南昌航空大学 一种漂浮型光催化剂碳布负载纳米银/磷酸银的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648909A (ja) * 1992-07-30 1994-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防藻組成物および本組成物を用いた観賞魚用防藻剤
CN1629083A (zh) * 2003-12-16 2005-06-22 中国科学院生态环境研究中心 一种去除水中多种微囊藻毒素的电芬顿方法和装置
CN1648057A (zh) * 2005-01-07 2005-08-03 南京大学 利用辐照降解水体中微囊藻毒素－lr的方法
CN101570354A (zh) * 2009-06-12 2009-11-04 东华大学 利用光催化氧化降解水体中微囊藻毒素-lr的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648909A (ja) * 1992-07-30 1994-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防藻組成物および本組成物を用いた観賞魚用防藻剤
CN1629083A (zh) * 2003-12-16 2005-06-22 中国科学院生态环境研究中心 一种去除水中多种微囊藻毒素的电芬顿方法和装置
CN1648057A (zh) * 2005-01-07 2005-08-03 南京大学 利用辐照降解水体中微囊藻毒素－lr的方法
CN101570354A (zh) * 2009-06-12 2009-11-04 东华大学 利用光催化氧化降解水体中微囊藻毒素-lr的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李宁 等: "Ag3PO4光催化剂的合成和其光催化性能", 《武汉理工大学学报》 *
杨静 等: "掺氮二氧化钛可见光照射降解微囊藻毒素-LR", 《中国科学：化学》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115212903A (zh) * 2022-05-25 2022-10-21 南昌航空大学 一种漂浮型光催化剂碳布负载纳米银/磷酸银的制备方法
CN115212903B (zh) * 2022-05-25 2023-10-13 南昌航空大学 一种漂浮型光催化剂碳布负载纳米银/磷酸银的制备方法

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