本發(fā)明屬于微藻重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于清除微藻藻粉中重金屬的復(fù)合洗脫組合物。

背景技術(shù)：

藻類(lèi)種類(lèi)繁多，形態(tài)各異，目前已知的有30000多種。作為地球上最為龐大的生物群體，藻類(lèi)在環(huán)境保護(hù)中具有重要意義，其光合作用效率高，二氧化碳固定能力強(qiáng)，能去除有毒有害物質(zhì)，還可以制油、提取有用物，資源化利用前景廣闊^[1]。近年來(lái)，隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，專(zhuān)家學(xué)者的深入研究，藻類(lèi)許多不為人知的價(jià)值被不斷挖掘出來(lái)，在生活中廣泛應(yīng)用，在食用、藥用方面更是體現(xiàn)得尤為重要^[2-3]。

微擬球藻是備受關(guān)注的藻類(lèi)之一，它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)^[4]，而且繁殖快，產(chǎn)量高，常被大量培養(yǎng)，作為餌料和一些家畜的精飼料。微擬球藻在國(guó)內(nèi)、外都有非常大的市場(chǎng)，除了應(yīng)用在餌料、飼料領(lǐng)域外，在食品、保健品、化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛^[5]。如美國(guó)的lotioncrafterllc公司生產(chǎn)出一種產(chǎn)品叫它是一種從微綠球藻中以生物技術(shù)手段獲取的高純度提取物并與適當(dāng)比例的多聚糖結(jié)合，用于緊致肌膚，可達(dá)到快速明顯緊致效果。在澳大利亞及以色列等國(guó)家，擬微綠球藻被規(guī)?；囵B(yǎng)來(lái)用于生產(chǎn)高純度的epa。epa是eicosapentaenoicacid即二十碳五烯酸的英文縮寫(xiě)，是魚(yú)油的主要成分。epa屬于ω-3系列多不飽和脂肪酸，是人體自身不能合成但又不可缺少的重要營(yíng)養(yǎng)素^[6-7]。因此，微擬球藻作為原材料被生產(chǎn)成各種營(yíng)養(yǎng)品、保健品，主要有各種擬微綠球藻膠囊、擬微綠球藻片等產(chǎn)品，在市場(chǎng)上大量銷(xiāo)售。

但是，近年來(lái)海洋污染日趨嚴(yán)重，其中對(duì)重金屬污染的控制問(wèn)題更是讓人們費(fèi)盡心思。此難關(guān)一時(shí)半會(huì)實(shí)難攻克，于是海洋生物皆遭牽連，藻類(lèi)也不例外。在微擬球藻的培養(yǎng)中，微量的重金屬當(dāng)然是生命必需，可重金屬一旦含量超標(biāo)，便會(huì)破壞細(xì)胞本身及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值^[8]，若還制成食品、保健品、飼料等供人和其他生物食用，只會(huì)有害無(wú)益。^[9]重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過(guò)人體所能耐受的限度，會(huì)造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對(duì)人體會(huì)造成很大的危害。隨著社會(huì)發(fā)展，重金屬污染已成為現(xiàn)代社會(huì)的一隱形殺手^[10]。重金屬形成的鹽少部分是溶解于水的，大部分是微溶或不溶于水的。當(dāng)水中的鉛質(zhì)量濃度超過(guò)0.1mg/l時(shí)對(duì)人體、漁業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉都會(huì)產(chǎn)生危害。

微擬球藻的商用產(chǎn)品也不免存在重金屬鉛超標(biāo)問(wèn)題，欲解決此難題有兩種方法，其一是控制微擬球藻在培養(yǎng)過(guò)程中所攝入重金屬鉛的含量，即降低海水或培養(yǎng)液中鉛的含量，但這種方法操作起來(lái)極其困難，且需耗費(fèi)大量資金作為成本；其二是通過(guò)洗脫劑對(duì)產(chǎn)品洗脫，要求洗脫后的產(chǎn)品中鉛含量不超標(biāo)并且不破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于清除微藻藻粉中重金屬的復(fù)合洗脫組合物。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于清除微藻藻粉中重金屬的復(fù)合洗脫組合物，ph為7.8～8.2，由c2h4o2、c2h2o4、cacl2和人工海水組成，其中c2h4o2、c2h2o4和cacl2的質(zhì)量比為6∶9∶11.1，同時(shí)c2h2o4和cacl2在人工海水中的濃度相同，且均為0.05～1mol/l；上述人工海水的ph為7.8～8.2，由kcl、nacl和水以0.36～0.38g∶2.4～2.6g∶480～520ml的比例組成。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，其ph為8.0。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述c2h4o2、c2h2o4和cacl2的質(zhì)量比為6∶9∶11.1。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述人工海水的ph為8.0，由kcl、nacl和水以0.37g∶2.5g∶500ml的比例組成。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述c2h2o4和cacl2在人工海水中的濃度相同，且均為0.5mol/l。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，其用于洗脫的溫度為18～25℃，時(shí)間為2～3h。

進(jìn)一步優(yōu)選的，其用于洗脫的溫度為20℃，時(shí)間為2h。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物能有效洗脫微藻藻粉表面的重金屬，同時(shí)不會(huì)使微藻細(xì)胞破壞，洗脫后的藻粉顏色還是綠色，不會(huì)影響其商業(yè)銷(xiāo)售。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中不同洗脫劑濃度的洗脫效果比較圖，其中，除洗脫濃度不同外，其他條件一樣，在20℃下洗脫2小時(shí)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中不同洗脫時(shí)間的洗脫效果比較圖，其中，除洗脫時(shí)間不同外，其他條件一樣，在20℃下洗脫

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中不同洗脫溫度的洗脫效果比較圖，其中，除洗脫溫度不同外，其他條件一樣，洗脫2小時(shí)

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明和描述。

實(shí)施例1

1、實(shí)驗(yàn)相關(guān)

1.1實(shí)驗(yàn)儀器

四氯乙烯消解罐；bs124s電子天平(北京賽多利斯有限公司)；格蘭仕微波爐電器有限公司p70d20p-tf(wo)；美國(guó)agilent公司型號(hào)7500cx電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(icp-ms)；merckkgaa，64271damstadt，gemany65％硝酸分析純；西隴化工股份有限公司30％過(guò)氧化氫(分析純)，實(shí)驗(yàn)用水超純水。

1.2實(shí)驗(yàn)試劑

1.2.1樣品采集

擬微綠球藻(nannochloropsisoculata)藻粉來(lái)自于山東某生物公司，該公司建立在海邊的養(yǎng)殖場(chǎng)，常年生產(chǎn)微擬球藻粉。分別隨機(jī)收集該公司成品微擬球藻藻粉并編號(hào)，備用實(shí)驗(yàn)測(cè)定分析。

1.2.2不同洗脫試劑的配制

配制人工海水：kcl0.37g，nacl2.5g，溶于300ml水中，滴加10mol·l^-1naoh，調(diào)節(jié)ph值至8，移入500ml容量瓶中，加水定容。

①配制hcl試劑：用未調(diào)節(jié)ph值的人工海水配制hcl，濃度為0.1mol·l^-1。

②配制本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物：分別稱(chēng)取6g的c2h4o2、9g的c2h2o4和11.1g的cacl2倒入燒杯加人工海水?dāng)嚢枋蛊淙芙猓渲瞥?mol·l^-1的c2h2o4+cacl2調(diào)節(jié)ph值至8。貼標(biāo)簽留待用。

③配制醋酸洗滌劑：將實(shí)驗(yàn)室原有醋酸配制成1mol·l^-1。

④氯化鈣

1.2.3不同濃度本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物的配制

把1mol·l^-1的本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物分別稀釋配制成0.05、0.1、0.2、0.4、0.5mol·l^-1的本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物。貼上標(biāo)簽備用。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1測(cè)量初始藻粉的重金屬含量

稱(chēng)取3份0.100±0.012g的藻粉加入1ml30％過(guò)氧化氫和2ml濃硝酸，放入微波儀消解10min。冷卻消解筒，倒出消解筒的溶液于10ml的離心管中，定容至10ml。用icp-ms質(zhì)譜儀分析藻粉的pb、hg和cd的含量。

1.3.2不同洗脫試劑對(duì)藻粉重金屬pb、hg和cd的洗脫

用分析天平稱(chēng)取12份0.100±0.012g藻粉，分別加入1.2.2中的①、②、③+④試劑，在20℃下洗脫2h，觀察藻粉的變化情況并記錄，往浸泡后的藻粉中加入2mlhno3與1mlh2o2，再加入5ml水，靜置幾分鐘后放入微波爐中高火加熱10min，待消解罐冷卻后，將潤(rùn)洗罐內(nèi)剩余的液滴并定容到15ml離心管中，靜置。用icp-ms測(cè)量pb、hg和cd的含量。每個(gè)處理設(shè)置三個(gè)平行。

1.3.3不同反應(yīng)時(shí)間下本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物對(duì)藻粉重金屬pb的洗脫

用分析天平稱(chēng)取15份0.100±0.012g的藻粉，放入消解罐中，往5個(gè)消解罐中加入0.2mol·l^-1本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物，在20℃下分別洗脫0.5h、1h、2h、3h、4h、5h，將洗脫后的藻粉加入2mlhno3與1mlh2o2，再加入5ml水，靜置幾分鐘后放入微波爐中高火加熱10min，待消解罐冷卻后，潤(rùn)洗罐內(nèi)剩余的液滴并定容到15ml離心管中。用icp-ms測(cè)量pb、hg和cd的含量。每個(gè)處理設(shè)置三個(gè)平行。

1.3.4不同溫度下本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物對(duì)藻粉重金屬pb、hg和cd的洗脫

用分析天平稱(chēng)取15份0.100±0.012g的藻粉，放入消解罐中，往5個(gè)消解罐中加入0.2mol·l^-1本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物，分別在5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃下洗脫2h，將洗脫后的藻粉加入2mlhno3與1mlh2o2，再加入5ml水，靜置幾分鐘后放入微波爐中高火加熱10min，待消解罐冷卻后，潤(rùn)洗罐內(nèi)剩余的液滴并定容到15ml離心管中。用icp-ms測(cè)量pb、hg和cd的含量。每個(gè)處理設(shè)置三個(gè)平行。

1.3.5不同濃度下本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物對(duì)藻粉重金屬pb、hg和cd的洗脫

用分析天平稱(chēng)取15份0.100±0.012g的藻粉，放入消解罐中，往其中分別加入0.05、0.1、0.2、0.4、0.5mol·l^-1的本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物，在20℃下洗脫2h。將洗脫后的藻粉加入2mlhno3與1mlh2o2，再加入5ml水，靜置幾分鐘后放入微波爐中高火加熱10min，待消解罐冷卻后，潤(rùn)洗罐內(nèi)剩余的液滴并定容到15ml離心管中，靜置。用icp-ms測(cè)量pb、hg和cd的含量。每個(gè)處理設(shè)置三個(gè)平行。

1.3.6計(jì)算方法

重金屬洗脫率＝(初始重金屬的含量-剩余的重金屬含量)/初始重金屬的含量*100％。2、結(jié)果與討論

2.1洗脫劑對(duì)海洋微藻表面重金屬的洗脫效果比較，如下表1和表2所示：

表1不同洗脫劑的洗脫效果(胞內(nèi)+胞外)比較

注：a、在人工海水中培養(yǎng)，未經(jīng)洗脫劑洗脫；b、用1mol·l^-1的hcl洗脫；c、用1mol·l^-1的hcl加cacl2洗脫d、用1mol·l^-1的本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物洗脫

表2不同洗脫劑的洗脫效果比較

由表1和表2數(shù)據(jù)可知，hcl的去除效果最好，本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物的洗脫率比hcl略低，c2h2o4+cacl2較差。從藻粉顏色的變化來(lái)看，經(jīng)過(guò)hcl洗脫的藻粉顏色變成黃色。因?yàn)閔cl是強(qiáng)酸，用它洗脫海藻時(shí)會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致藻粉顏色變黃。因此，hcl作為洗脫劑不能應(yīng)用于活體海洋微藻細(xì)胞表面重金屬的洗脫。本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物c2h4o2+c2h2o4+cacl2雖然去除效果不如hcl，但是它不會(huì)使海藻細(xì)胞破壞，洗脫后的藻粉顏色還是綠色，不會(huì)影響其商業(yè)銷(xiāo)售。本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物中c2h4o2和c2h2o4都是具有較強(qiáng)絡(luò)合能力的絡(luò)合試劑，它們與重金屬都有較高的絡(luò)合常數(shù)，可以競(jìng)爭(zhēng)洗脫掉藻細(xì)胞表面的重金屬，從而降低藻細(xì)胞的重金屬濃度。研究結(jié)果同時(shí)表面本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物相對(duì)c2h2o4+cacl2洗脫效果更好，因此選用它做為洗脫劑進(jìn)一步分析探討。

2.2洗脫劑濃度對(duì)海洋微藻粉重金屬洗脫的影響

以洗脫試劑濃度增加后重金屬濃度不變，洗脫的重金屬為細(xì)胞表面重金屬，即洗脫細(xì)胞表面金屬100％。從圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，剛開(kāi)始隨著本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物濃度的增加，它的洗脫效果越來(lái)越好，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定濃度時(shí)，隨著濃度的增加洗脫效果不再有明顯變化。本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物中絡(luò)合劑的濃度會(huì)顯著影響洗脫效率。根據(jù)絡(luò)合平衡理論，絡(luò)合試劑越多，絡(luò)合劑絡(luò)合的金屬含量就會(huì)越高。但是圖1可見(jiàn)，當(dāng)絡(luò)合劑達(dá)到0.5mol/l之后，增加的洗脫率變化不明顯。從商業(yè)成本的考慮，本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物的濃度控制在0.5mol/l為宜。

2.3洗脫時(shí)間對(duì)海洋微藻表面重金屬的洗脫的影響

由圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同溫度與相同洗脫試劑濃度的情況下，剛開(kāi)始隨洗脫時(shí)間的增加，藻細(xì)胞表面的重金屬的含量越少，去除的越徹底，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間后，洗脫效果也無(wú)明顯提高?？梢?jiàn)，洗脫時(shí)間會(huì)顯著的影響洗脫效率，這是因?yàn)殡S著洗脫時(shí)間的增加，復(fù)合洗脫試劑中的絡(luò)合試劑充分的與重金屬接觸，系脫掉細(xì)胞表面的重金屬濃度。在洗脫時(shí)間達(dá)到2小時(shí)后，洗脫效率基本維持在90％左右，可見(jiàn)，2小時(shí)的洗脫后，洗脫試劑中的絡(luò)合劑與藻細(xì)胞表面的重金屬已經(jīng)達(dá)到絡(luò)合平衡，無(wú)法更進(jìn)一步的減少金屬含量。為了節(jié)省成本，洗脫時(shí)間是2小時(shí)為宜。

2.4洗脫溫度對(duì)海洋微藻表面重金屬洗脫的影響

由圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著洗脫溫度的升高，藻粉中重金屬的含量越來(lái)越低。5℃到20℃范圍內(nèi)，洗脫效率與溫度呈一定的線性關(guān)系。20℃到30℃間洗脫效率增加并不明顯。綜合考慮生產(chǎn)季節(jié)的環(huán)境溫度，春，夏和秋季無(wú)需額外加熱，環(huán)境溫度下洗脫都能達(dá)到較為滿意的洗脫效果。但是在冬季氣溫低于15℃時(shí)，洗脫藻粉中的重金屬就需要適當(dāng)?shù)脑鰷?，因而也增加了成本?/p>

3.結(jié)論

在采用本發(fā)明的復(fù)合洗脫組合物(c2h4o2+c2h2o4+cacl2)對(duì)藻粉的洗脫中，洗脫效率隨洗脫劑濃度、洗脫時(shí)間、洗脫溫度的增加而提高，但達(dá)到一定值后效果飽和。結(jié)果表明綜合考慮成本洗脫條件為20℃，0.5mol·l^-1濃度下洗脫2h即可達(dá)到較佳的洗脫效果。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專(zhuān)利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。