CN105558763A - 一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法 - Google Patents

Abstract

一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法，包括以下步骤：（1）消减反应：将受重金属污染的谷物颗粒称重，加入相当于谷物颗粒重量5～10倍的水后，再加入相当于所加水重量0.1～1.0%的重金属消减剂，搅拌均匀，得料液；（2）超声脱除：将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为20～50kHz，时间为1～4h；（3）洗涤：将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤；或者，将经步骤（2）处理的料液在离心脱水机内，用水洗涤，得湿润的谷物颗粒；（4）干燥：将湿润的谷物颗粒烘干，即成。利用本发明，可有效解决目前大米等谷物颗粒中镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属含量超标的问题。

Description

一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法

技术领域

本发明涉及一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法。

背景技术

重金属是自然元素的一部分，在自然环境中广泛存在，但一般情况下含量较低，过量的人类活动和气候变化改变了元素存在的动态平衡，加上部分作物高富集的生物特性，导致了农产品的重金属超标。据了解，在农作物中，稻谷相比谷类作物重金属含量相对较高，我国中部及南部等稻谷主产区镉大米的出现就是一种典型的例子。全世界近半数的人口把大米作为主食，特别是对于亚洲发展中国家，由大米提供的能量可高达每日摄入能量70%，由于大米对土壤中的镉有生物富集作用，并且镉在大米中被人体吸收的概率较大，据估计，在日本和韩国，人们由大米摄入的镉占其暴露量的40%～50%。在我国，虽然相关估计还未见报道，但是无论从新闻报道，还是学术论文，都可以发现我国部分地区大米镉污染的情况不容乐观，这都凸显了镉大米问题与重金属污染的严重性。在目前污染源并没有得到有效遏制的情况下，大米重金属超标问题可能进一步恶化，因此，目前亟需一种能有效消减谷物颗粒中镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属含量的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能有效消减谷物颗粒中镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属含量的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法，包括以下步骤：

（1）消减反应：将受重金属污染的谷物颗粒称重，加入相当于谷物颗粒重量5～10倍的水后，再加入相当于所加水重量0.1～1.0%的重金属消减剂，搅拌均匀，得料液；

（2）超声脱除：将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为20～50kHz，时间为1～4h，超声处理过程控制温度在20～40℃；

（3）洗涤：将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤（优选2～4次），得湿润的谷物颗粒；

或者，将经步骤（2）处理的料液在离心脱水机内，用水洗涤（优选2～4次），得湿润的谷物颗粒；

（4）干燥：将步骤（3）所得的湿润的谷物颗粒烘干，即成。

进一步，步骤（1）中，所述的谷物颗粒可为大米颗粒、糙米粉末、小麦颗粒、玉米颗粒或小米颗粒等。

进一步，步骤（1）中，所述的重金属消减剂为可食用的有机酸。优选柠檬酸、酒石酸或苹果酸等。

进一步，步骤（2）中，超声处理时伴随搅拌，搅拌的速度为1～10r/min。

进一步，步骤（4）中，烘干的温度为40～60℃，烘干的时间为5～10h。

进一步，将步骤（3）所得的洗涤废液用pH调节剂调节pH值至6～8后，再将pH值为6～8的洗涤废液中用树脂进行重金属离子的吸附，时间为1～4h。

进一步，步骤（1）和步骤（3）中，使用的水的重金属含量低于安全限量。

在谷物中重金属主要与蛋白质形成不溶于水的螯合物，而本发明利用消减剂的酸化、螯合作用将这些不溶于水的螯合物直接转化为可溶于水的重金属螯合物，反应过程中超声可加快重金属螯合物溶出，提高反应速率与产品的重金属消减效率，并利用树脂对重金属离子的吸附作用，对废液中重金属进行回收，避免重金属对环境的再污染。

本发明具有操作流程简单，加工费用低，环保性好等优势。本发明拥有废液处理工序，可回收镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属，不污染环境，具有环保、资源利用率高等优点。

利用本发明，可大大降低谷物颗粒中镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属含量，如大米颗粒镉的去除率达70%以上，糙米颗粒镉的去除率达60%以上，可使镉、铬、铅、汞、砷、铜等重金属含量控制在国家限量标准以下，大幅度提高产品的安全性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

（1）取镉含量为0.3215mg/kg（干基）早稻米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.2%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为2h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的早稻米颗粒；

（4）将步骤（3）所得的湿润的早稻米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的早稻米颗粒的镉含量为0.0428mg/kg（干基），镉去除率达86.7%。

实施例2

（1）取镉含量为0.7096mg/kg（干基）大米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.6%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为3h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的大米颗粒；

（4）将步骤（3）所得到的湿润的大米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的大米颗粒的镉含量为0.1403mg/kg（干基），镉去除率达80.2%。

实施例3

（1）取镉含量为0.8176mg/kg（干基）大米颗粒100g，添加1L水后，加入相当于水重量0.3%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为3h，超声处理过程控制温度在28±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为1L，得湿润的大米颗粒；

（4）将步骤（3）得到的湿润的大米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的大米颗粒的镉含量为0.1934mg/kg（干基），镉去除率达76.3%。

实施例4

（1）取镉含量为0.5820mg/kg（干基）糙米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.4%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为2h，超声处理过程控制温度在30±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的糙米颗粒；

（4）将步骤（3）得到的湿润的糙米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的糙米颗粒的镉含量为0.1759mg/kg（干基），镉去除率达69.8%。

实施例5

（1）取镉含量为0.3328mg/kg（干基）早稻米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.2%的酒石酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为2h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的早稻米颗粒；

（4）将步骤（3）得到的湿润的早稻米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的早稻米颗粒的镉含量为0.0526mg/kg（干基），镉去除率达84.20%。

实施例6

（1）取镉含量为0.3496mg/kg（干基）早稻米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.2%的苹果酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为2h，超声处理过程控制温度在30±2℃；；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的早稻米颗粒；

（4）将步骤（3）得到的湿润的早稻米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的早稻米颗粒的镉含量为0.0707mg/kg（干基），镉去除率达79.78%。

实施例7

（1）取镉含量为0.3820mg/kg（干基）大米颗粒5kg于反应釜内，添加50L水后，加入相当于水重量0.4%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行搅拌超声处理，超声频率40kHz，搅拌速率为6r/min，时间2h，控制温度在为40℃以下；

（3）将经步骤（2）得到的料液用泵抽到离心脱水机内，用水离心洗涤3次，离心转速为300r/min，离心时间为5min，每次用水量为20L，得湿润的大米颗粒和洗脱液；

（4）将步骤（3）所得的湿润的大米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h；

（5）pH调节：将步骤（3）所得的洗涤废液在pH调节槽内用pH调节剂调节pH值至6；

（6）重金属回收：将pH值为6的洗涤废液用泵抽到树脂吸附柱中进行重金属离子的吸附，时间为2h。

经检验，处理后的大米颗粒的镉含量为0.1059mg/kg（干基），镉去除率达72.3%。

实施例8

（1）取铅含量为0.3995mg/kg（干基）小麦颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.7%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为3h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的小麦颗粒；

（4）将步骤（3）所得的湿润的小麦颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的小麦颗粒的铅含量为0.1359mg/kg（干基），铅去除率达66.0%。

实施例9

（1）取铬含量为0.2515mg/kg（干基）玉米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.6%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为3h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的玉米颗粒；

（4）将步骤（3）所得的湿润的玉米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的玉米颗粒的铬含量为0.1064mg/kg（干基），铬去除率达57.7%。

实施例10

（1）取汞含量为0.1829mg/kg（干基）小米颗粒20g，添加200mL水后，加入相当于水重量0.4%的柠檬酸，搅拌均匀，得料液；

（2）将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为40kHz，时间为2h，超声处理过程控制温度在25±2℃；

（3）将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤3次，每次用水量为200mL，得湿润的小米颗粒；

（4）将步骤（3）所得的湿润的小米颗粒进行烘干处理，烘干的温度为50℃，烘干的时间为8h。

经检验，处理后的小米颗粒的汞含量为0.0478mg/kg（干基），汞去除率达73.9%。

Claims (8)

1.一种消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）消减反应：将受重金属污染的谷物颗粒称重，加入相当于谷物颗粒重量5～10倍的水后，再加入相当于所加水重量0.1～1.0%的重金属消减剂，搅拌均匀，得料液；

（2）超声脱除：将步骤（1）所得的料液进行超声处理，超声频率为20～50kHz，时间为1～4h，超声处理过程控制温度在20～40℃；

（3）洗涤：将经步骤（2）处理的料液过滤后，用水洗涤，得湿润的谷物颗粒；

或者，将经步骤（2）处理的料液在离心脱水机内，用水洗涤，得湿润的谷物颗粒；

（4）干燥：将步骤（3）所得的湿润的谷物颗粒烘干，即成。

2.根据权利要求1所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的谷物颗粒为大米颗粒、糙米粉末、小麦颗粒、玉米颗粒或小米颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的重金属消减剂为可食用的有机酸。

4.根据权利要求3所述的消减谷物粉末中重金属含量的方法，其特征在于，所述的可食用的有机酸为柠檬酸、酒石酸或苹果酸。

5.根据权利要求1或2所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，步骤（2）中，超声处理时伴随搅拌，搅拌的速度为1～10r/min。

6.根据权利要求1或2所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，步骤（4）中，烘干的温度为40～60℃，烘干的时间为5～10h。

7.根据权利要求1或2所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，将步骤（3）所得的洗涤废液用pH调节剂调节pH值至6～8后，再将pH值为6～8的洗涤废液中用树脂进行重金属离子的吸附，时间为1～4h。

8.根据权利要求1或2所述的消减谷物颗粒中重金属含量的方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（3）中，使用的水的重金属含量低于安全限量。