採用紫外光同時去除水體中微囊藻毒素和亞硝酸鹽的方法
2023-05-13 15:14:56
專利名稱：採用紫外光同時去除水體中微囊藻毒素和亞硝酸鹽的方法
技術領域：
本發明屬於水汙染處理技術領域，具體涉及同時去除水體中亞硝酸鹽和微囊藻 毒素的方法。
背景技術：
近年來，水體富營養化已經成為全球關注的環境熱點問題。富營養化直接導致 藻類大量生長，產生「水華」現象。水華暴發導致水體溶解氧下降，水體渾濁，阻塞 水處理管道，從而嚴重損害水處理設備。此外，富營養化之後，水體中亞硝酸鹽濃度會 大幅升高，且亞硝酸鹽是一類公認的致癌物質。同時，部分產生「水華」的藻類會產生 毒素。其中淡水中藍綠藻屬(O^flofecfcd Blue-green Algae)會分泌產生微囊藻毒素
(Microcystins)，目前已發現的微囊藻毒素種類已有70多種，其中毒性最強的，急性危 害最大的是微囊藻毒素-LR (MC-LR)。MC-LR是一種肝毒素，是目前發現的最強的 肝臟腫瘤促進劑，已被證實屬於「三致」(致癌、致畸、致突變)物質，難降解，具有 生物放大作用，可通過食物鏈對生態環境造成破壞。目前使用較多的去除微囊藻毒素的物理或者化學方法大都需要一定的反應裝置 或者人為的向待處理的水中投入試劑，一般需要較高的設備投入費用，而且所投加的化 學試劑對自然環境或者生物可能產生的毒害作用尚無法評估。紫外光解亞硝酸是自然 界中已經存在的汙染物去除的一條重要途徑，亞硝酸鹽在300 400 nm紫外光作用下會 產生具有超強氧化能力的氫氧自由基(· OH)。研究表明(Chemosphere, 2004, 56: 1049-1059)，氫氧自由基可以有效去除多種難降解的汙染物，並可降低汙染水體的COD 和BOD。如果水體中存在亞硝酸鹽和微囊藻毒素，則可利用紫外光，在合適的pH和紫 外照射時間下，無需人為投入試劑即可將亞硝酸鹽和微囊藻毒素這兩類汙染物同時從水 中有效去除。藻毒素在氫氧自由基的作用下可以迅速分解礦化，生成對人體無毒的降解 產物，從而有效避免了二次汙染。傳統的水處理方法很難將微囊藻毒素從水中去除。該方法可以與傳統的水處理 工藝相結合，在亞硝酸和微囊藻毒素同時存在的時候引入紫外光，便可以同時將這兩類 汙染物去除。
發明內容
本發明目的在於提供一種便捷可靠、成本投入低的同時去除水體中亞硝酸鹽和
微囊藻毒素方法。本發明提出的同時去除水體中的亞硝酸鹽和微囊藻毒素的方法，採用紫外光， 具體步驟如下
將含有亞硝酸鹽和微囊藻毒素的富營養化汙染水體，引入石英光照池或者無需容 器，然後置於紫外光(365 nm)照射下，選擇用適當的酸調節水體的pH值。也可根據 需要調節不同的處理條件，包括pH值，紫外光照射強度，紫外光照射時間，檢測亞硝酸和藻毒素的降解效果。本發明中，pH值，紫外光照強度這幾個條件下，採用控制變量法，通過調節 以上變量中的一種，可以觀測不同條件下亞硝酸鹽和微囊藻毒素這兩種汙染物的去除效 果，以尋求實際操作條件下的最優值。本發明中，pH值在酸性、中性或鹼性(pH 1.5 10)條件下均可觀測到亞硝酸和 藻毒素的去除，降解速率會隨pH值降低而增加。如果需要提高亞硝酸鹽和微囊藻毒素這 兩種汙染的去除效率和速率，則需根據實際所需條件將pH控制在酸性或者中性條件，即 pH值在1.5 7.0之間。優選pH值為1.5 5.0。本發明中，亞硝酸和藻毒素的去除效果會隨紫外光照強度增加，照射時間的 延長而提高，可根據實際水體處理需求和處理效果，調節紫外光照射的強度0 20m W/ cm2，選擇適當的照射時間(如50— 80分鐘)。優選紫外光照射強度為3 IOm W/cm2。 更優選為3 5mW/cm2。本發明中，為了保證紫外光的通透性，直接照射的效果最好，如果選擇使用容 器，透明石英材質透光效果最佳。本發明中利用紫外光和亞硝酸鹽去除水體中微囊藻毒素方法的原理如下紫外 光(365 nm)照射亞硝酸/亞硝酸根(HN02/N02-)會生成具有超強氧化能力的氫氧自 由基(· OH)，可以與藻毒素發生反應，破壞其關鍵的致毒的Adda基團，並且可以破 壞其環狀結構，使其毒性顯著降低。通過紫外光解，亞硝酸濃度也相應降低，從而使這 兩種汙染物同時從水中去除。本發明的優勢在於
1.該方法可以同時降低水中亞硝酸鹽和微囊藻毒素的濃度。2.若水體中存在亞硝酸鹽和微囊藻毒素，只需紫外光照射便可將這兩種汙染物 從水中去除，無需外加試劑。3.可以通過提高紫外強度或者延長照射時間來促進這兩種汙染物從水中的去除 速率和效率。4.在適當的運行條件和亞硝酸/微囊藻毒素比例條件下，本發明可以徹底去除水 中的亞硝酸和微囊藻毒素。
圖1為實施例1紫外光照射下的亞硝酸鹽和微囊藻毒素去除效果。圖2為實施例2紫外光照射下的亞硝酸鹽和微囊藻毒素去除效果。圖3為實施例3紫外光照射下的亞硝酸鹽和微囊藻毒素去除效果。圖4為實施例4紫外光照射下的亞硝酸鹽和微囊藻毒素去除效果。圖5為實施例5紫外光照射下的亞硝酸鹽和微囊藻毒素去除效果。
具體實施例方式將含有亞硝酸鹽和微囊藻毒素的水置於紫外光(365 nm)照射下，可以根據實 地條件(原地處理還是實驗室處理)和水樣中亞硝酸鹽和微囊藻毒素的濃度決定是否對 水樣進行濃縮，調節水體在適宜的pH值範圍(pH 1.5 7.0)，選擇適當的紫外照射強度(3.0-5.0 mW/cm2)。可在處理過程中利用高效液相色譜儀同時檢測亞硝酸鹽和微囊藻 毒素濃度，以觀測這兩種汙染物的去除效果，決定處理的時間和條件。下面為本發明使用時的一些例子，但本發明不限於這些實施例。實施例1
以富含高濃度的亞硝酸鹽和MC-LR水體為例。初始MC-LR濃度為19.56 mg/L，初 始亞硝酸鈉濃度為5.0 mM，紫外光波長為365 nm，強度為3.0 mW/cm2，反應體系pH為 1.61，紫外照射時間60min，亞硝酸鹽去除率可達67.1 %，藻毒素去除率可達97.9 %。 見圖1所示。實施例2
以富含高濃度的亞硝酸鹽和MC-LR水體為例。初始MC-LR濃度為19.56 mg/L, 初始亞硝酸鈉濃度為5.0 mM，紫外光波長為365 nm，強度為5.0 mW/cm2，反應體系pH 為1.61，紫外照射時間60min，亞硝酸鹽去除率可達79.9 %，藻毒素去除率可達99.3 %。 見圖2所示。實施例3
以富含高濃度的亞硝酸鹽和MC-LR水體為例。初始MC-LR濃度為19.56 mg/L，初 始亞硝酸鈉濃度為5.0 mM，紫外光波長為365 nm，強度為3.0 mW/cm2，反應體系pH為 3.12，紫外照射時間60min，亞硝酸鹽去除率為26.8 %，藻毒素去除率可達81.3 %。見 圖3所示。實施例4
以富含高濃度的亞硝酸鹽和MC-LR水體為例。初始MC-LR濃度為19.56 mg/L, 初始亞硝酸鈉濃度為0.5 mM，紫外光波長為365 nm，強度為3.0 mW/cm2，反應體系pH 為1.51，紫外照射時間60 min,亞硝酸鹽去除率為91.9 %，藻毒素去除率為85.5 %。見 圖4所示。實施例5
以富含高濃度的亞硝酸鹽和MC-LR水體為例。初始MC-LR濃度為19.56 mg/L, 初始亞硝酸鈉濃度為0.5 mM，紫外光波長為365 nm，強度為5.0 mW/cm2，反應體系pH 為1.51，紫外照射時間70 min,亞硝酸鹽去除率為98.3 %，藻毒素去除率為94.8 %。見 圖5所示。
權利要求
1.一種利用紫外光同時去除水體中亞硝酸鹽和藻毒素的方法，其特徵在於對於同時 含有亞硝酸和藻毒素的水體，利用紫外光照射，調節水體的pH值為1.5 7.0，紫外照射強 度為 3.0 IOmW/cm2。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於調節水體的pH值為1.5 5.0。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於紫外照射強度為3.0 5.0mW/cm2。
全文摘要
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種利用紫外光同時去除水體中亞硝酸鹽和藻毒素的方法。本發明通過365nm的紫外光照射亞硝酸鹽產生氫氧自由基(·OH)，可以根據需求，調節適當的pH值或者增加紫外照射時間和強度可以提高反應的速率和效率。本發明無需額外投加試劑，即可使亞硝酸鹽和藻毒素按照一定比例去除，通過調節紫外光照強度和反應時間可以達到很高的去除效率，從而有效的避免了二次汙染。對於那些同時含有亞硝酸和藻毒素的水體來說是一種有效的處理方法。
文檔編號C02F1/32GK102010026SQ20101054506
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者任晶, 樊正球, 王祥榮, 馬慶偉 申請人:復旦大學