CN113290038A - 一种降低中草药重金属污染的试剂和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低中草药重金属污染的试剂和方法，重金属污染处理试剂的组成如下：质量百分比为10‑23%组分的离子吸附矿物、5‑9％组分的生物质炭、20‑26％组分的金属氧化物、30‑55％组分的强碱弱酸盐类化合物、0.1‑0.5%组分的金属稳定剂和0.1‑0.5%组分的金属螯合剂；本发明选取茶树叶提取液中多酚类还原性物质绿色合成纳米零价铁，选取沸石、麦饭石和羟基磷灰石作为载体，具有高比表面积和发达孔隙结构，便于固定和分散纳米零价铁，将羟基磷灰石与纳米零价铁相结合，能增强其吸附性能和抗氧化能力，有效阻止其发生团聚，提高了去除六价铬的性能，同时沸石、麦饭石和羟基磷灰石为天然矿物质，获取较为容易，试剂制取成本低。

Description

一种降低中草药重金属污染的试剂和方法

技术领域

本发明涉及一种重金属污染试剂，特别涉及一种降低中草药重金属污染的试剂和方法，属于中草药重金属污染技术领域。

背景技术

中医基础理论是对人体生命活动和疾病变化规律的理论概括，它主要包括阴阳、五行、运气、脏象、经络等学说，以及病因、病机、诊法、辨证、治则治法、预防、养生等内容。

时至今日中医药在保护身体健康方面仍然发挥着不可替代的作用"。从中药材里发现先导化合物，也吸引着国内外新药研发人员的目光。但随着工业化的不断发展，造成了河流及土壤的污染，对中药材的栽培种植产生了严重的影响。

中草药重金属的含量增多有3个主要原因，具体如下，

1）中草药生长环境的污染，使中药材中尤其根部的重金属离子聚集较多；

2）由于中草药本身的特性，在生长过程中，不同品种及不同部位所含的重金属离子也有所不同；

3）中草药在仓储、运输及制备的过程中不可避免的接触金属容器或设备，也会引入重金属离子；

重金属对于人体的危害很大，会造成神经系统、消化系统、造血系统、肝肾功能的损伤，影响细胞的正常代谢，其中，尤其以铅、镉、砷、汞、铜的危害更为突出。

目前，重金属污染土壤的治理方法可分为物理修复、化学修复和生物修复，具体主要有以下几种方法，物理修复法所需费用高、工程量大，通常是采用物理的手段对污染源或污染物进行机械固定、拦截或隔离，物理修复法通常用于处理小面积的垃圾及废弃物的重度污染问题而不适于大面积土壤的修复治理，生物修复法是以生物为主体，利用生物吸收、降解、转化污染物，进而达到治理污染土壤的目的。利用生物修复可一定程度上降低土壤中污染物的浓度水平，或将有毒、有害的污染物转化为无害的物质。但生物修复法尤其是植物修复法治理周期长、见效慢，植株的选择及适应范围小，在重金属污染土壤治理方面研究较多的是化学修复法，包括化学固定化法和化学淋洗法，通过重金属污染处理试剂对土壤进行化学固化。

现有化学处理试剂中，纳米零价铁作为一种有效的吸附剂和还原剂，由于其尺寸小、表面活性高、强还原性、磁性回收性能和环境友好性已被广泛应用于去除微生物、有机物和重金属污染，然而，纳米零价铁存在易团聚、在空气和水中易氧化等缺陷，使反应活性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低中草药重金属污染的试剂和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低中草药重金属污染的试剂，所述重金属污染处理试剂的组成如下：质量百分比为10-23%组分的离子吸附矿物、5-9％组分的生物质炭、20-26％组分的金属氧化物、30-55％组分的强碱弱酸盐类化合物、0.1-0.5%组分的金属稳定剂和0.1-0.5%组分的金属螯合剂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述离子吸附矿物由为天然沸石、麦饭石和羟基磷灰石其中的一种或者两种及其以上的混合物，且沸石、麦饭石和羟基磷灰石经过吸附处理。

作为本发明的一种优选技术方案，所述沸石的吸附处理操作如下：

第一步骤：选取茶树叶提取液作为还原剂合成纳米零价铁，并添加钯作为反应催化剂，在温度50-60度下混合搅拌3-5h，反应溶液转入干净的容器中，记为混合处理溶液A，待用；

第二步骤：选取粒径0.5-2毫米天然沸石颗粒，经过酸碱焙烧活化后，使其保持温度在80-120℃时，将其投入到混合处理溶液A中，使其保持90分钟以上充分吸附，低温干燥后待用：

作为本发明的一种优选技术方案，所述茶树叶提取液的制取方法如下：

S1：茶树叶处理：将已洗掉杂质的茶树叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛，密封待用；

S2：茶树叶提取物制备：将上述步骤S1中得到的茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，超声容器中提取10-40min，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩10mL。

作为本发明的一种优选技术方案，所述茶树叶粉末与提取溶剂的质量体积比为1：5-1：40，其中茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，还可选择室温下振荡提取1-8h。

作为本发明的一种优选技术方案，所述金属氧化物为氧化钙、氧化钠和氧化钾其中的一种或者两种及其以上的混合物，所述强碱弱酸盐类化合物包括碳酸钙、碳酸氢钠和碳酸钠其中的一种或者两种及其以上的混合物。

作为本发明的一种优选技术方案，所述降低中草药重金属污染的方法的具体方法如下：

称取500-1000重量组分的中草药重金属污染物试样，标记为试样B备用，称取60-100组分的权利要求1-6所述的重金属污染试剂，与上述准备好的试样B搅拌9-20min，得到混合试样I，将得到的混合试样I在95-115°C条件下干燥1-10小时，采用美国EPA的TCLP毒性浸出实验测定该混合物浸出液中重金属含量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：选取茶树叶提取液中多酚类还原性物质绿色合成纳米零价铁，有机物成分包覆纳米零价铁能有效提高其稳定性，选取沸石、麦饭石和羟基磷灰石作为载体，具有高比表面积和发达孔隙结构，便于固定和分散纳米零价铁，将羟基磷灰石与纳米零价铁相结合，能增强其吸附性能和抗氧化能力，有效阻止其发生团聚，提高了去除六价铬的性能，同时沸石、麦饭石和羟基磷灰石为天然矿物质，获取较为容易，试剂制取成本低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种降低中草药重金属污染的试剂和方法的技术方案：重金属污染处理试剂的组成如下：质量百分比为10-23%组分的离子吸附矿物、5-9％组分的生物质炭、20-26％组分的金属氧化物、30-55％组分的强碱弱酸盐类化合物、0.1-0.5%组分的金属稳定剂和0.1-0.5%组分的金属螯合剂。

具体的，金属氧化物为氧化钙、氧化钠和氧化钾其中的一种或者两种及其以上的混合物，所述强碱弱酸盐类化合物包括碳酸钙、碳酸氢钠和碳酸钠其中的一种或者两种及其以上的混合物。

生物质炭就是指生物质（如秸秆、木头、粪便、树叶等）在缺氧及低氧的密闭环境中热解得到的富含碳的产物，生物质炭自身化学性质稳定，在自然界中不容易被分解；生物质炭具有较高的比表面积、丰富的表面官能团、巨大的孔容，对土壤及水体中的重金属有十分优良的吸附固定作用，农作物秸秆作为一种废弃的生物质原料，经过一系列处理可制备成生物质炭，用于处理重金属污染，既环保又可以减少资源浪费。

具体的，生物质炭的制备如下：把洗净烘干的棉花、小麦、玉米秸秆剪碎，放入粉碎机初步粉碎，将粉碎的秸秆过筛，过筛的100目、60目、20目的棉花、小麦、玉米秸秆称量后置于陶瓷坩埚中，在马弗炉中于300℃、 450℃、600℃温度下分别炭化3h、4.5h、6h，再将生物质炭放到研钵中研磨、粉碎、过筛。

离子吸附矿物由为天然沸石、麦饭石和羟基磷灰石其中的一种或者两种及其以上的混合物，且沸石、麦饭石和羟基磷灰石经过吸附处理。

天然沸石和麦饭石能释放钾、钠等有益金属离子，置换有毒有害重金属离子，其中，天然沸石和麦饭石吸附重金属离子的来源分为三个方面，多孔海绵结构可以物理吸附离子，以及表面发生络合反应吸附离子；

沸石的吸附处理操作如下：

第一步骤：选取茶树叶提取液作为还原剂合成纳米零价铁，并添加钯作为反应催化剂，在温度50-60度下混合搅拌3-5h，反应溶液转入干净的容器中，记为混合处理溶液A，待用；

具体的，茶树叶提取液的制取方法如下：

S1：茶树叶处理：将已洗掉杂质的茶树叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛，密封待用；

S2：茶树叶提取物制备：将上述步骤S1中得到的茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，超声容器中提取10-40min，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩10mL。

具体的，茶树叶粉末与提取溶剂的质量体积比为1：5-1：40，其中茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，还可选择室温下振荡提取1-8h；

第二步骤：选取粒径0.5-2毫米天然沸石颗粒，经过酸碱焙烧活化后，使其保持温度在80-120℃时，将其投入到混合处理溶液A中，使其保持90分钟以上充分吸附，低温干燥后待用：

一种降低中草药重金属污染的方法，降低中草药重金属污染的方法的具体方法如下：

称取500-1000重量组分的中草药重金属污染物试样，标记为试样B备用，称取60-100组分的权利要求1-6所述的重金属污染试剂，与上述准备好的试样B搅拌9-20min，得到混合试样I，将得到的混合试样I在95-115°C条件下干燥1-10小时，采用美国EPA的TCLP毒性浸出实验测定该混合物浸出液中重金属含量。

本发明一种降低中草药重金属污染的试剂和方法，茶树叶提取液中多酚类还原性物质绿色合成纳米零价铁，有机物成分包覆纳米零价铁能有效提高其稳定性，选取沸石、麦饭石和羟基磷灰石作为载体，具有高比表面积和发达孔隙结构，便于固定和分散纳米零价铁，将羟基磷灰石与纳米零价铁相结合，能增强其吸附性能和抗氧化能力，有效阻止其发生团聚，提高了去除六价铬的性能，同时沸石、麦饭石和羟基磷灰石为天然矿物质，获取较为容易，试剂制取成本低。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于，所述重金属污染处理试剂的组成如下：质量百分比为10-23%组分的离子吸附矿物、5-9％组分的生物质炭、20-26％组分的金属氧化物、30-55％组分的强碱弱酸盐类化合物、0.1-0.5%组分的金属稳定剂和0.1-0.5%组分的金属螯合剂。

2.根据权利要求1所述的一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于：所述离子吸附矿物由为天然沸石、麦饭石和羟基磷灰石其中的一种或者两种及其以上的混合物，且沸石、麦饭石和羟基磷灰石经过吸附处理。

3.根据权利要求2所述的一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于：所述沸石的吸附处理操作如下：

第一步骤：选取茶树叶提取液作为还原剂合成纳米零价铁，并添加钯作为反应催化剂，在温度50-60度下混合搅拌3-5h，反应溶液转入干净的容器中，记为混合处理溶液A，待用；

第二步骤：选取粒径0.5-2毫米天然沸石颗粒，经过酸碱焙烧活化后，使其保持温度在80-120℃时，将其投入到混合处理溶液A中，使其保持90分钟以上充分吸附，低温干燥后待用。

4.根据权利要3所述的一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于：所述茶树叶提取液的制取方法如下：

S1：茶树叶处理：将已洗掉杂质的茶树叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛，密封待用；

S2：茶树叶提取物制备：将上述步骤S1中得到的茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，超声容器中提取10-40min，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩10mL。

5.根据权利要求4所述的一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于：所述茶树叶粉末与提取溶剂的质量体积比为1：5-1：40，其中茶树叶粉末与提取溶剂加入到250mL的锥形瓶中，还可选择室温下振荡提取1-8h。

6.根据权利要求1所述的一种降低中草药重金属污染的试剂，其特征在于：所述金属氧化物为氧化钙、氧化钠和氧化钾其中的一种或者两种及其以上的混合物，所述强碱弱酸盐类化合物包括碳酸钙、碳酸氢钠和碳酸钠其中的一种或者两种及其以上的混合物。

7.一种降低中草药重金属污染的方法，其特征在于：所述降低中草药重金属污染的方法的具体方法如下：

称取500-1000重量组分的中草药重金属污染物试样，标记为试样B备用，称取60-100组分的权利要求1-6所述的重金属污染试剂，与上述准备好的试样B搅拌9-20min，得到混合试样I，将得到的混合试样I在95-115°C条件下干燥1-10小时，采用美国EPA的TCLP毒性浸出实验测定该混合物浸出液中重金属含量。