專利名稱：采用紫外光同時(shí)去除水體中微囊藻毒素和亞硝酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水污染處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及同時(shí)去除水體中亞硝酸鹽和微囊藻 毒素的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為全球關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題。富營(yíng)養(yǎng)化直接導(dǎo)致 藻類大量生長(zhǎng)，產(chǎn)生“水華”現(xiàn)象。水華暴發(fā)導(dǎo)致水體溶解氧下降，水體渾濁，阻塞 水處理管道，從而嚴(yán)重?fù)p害水處理設(shè)備。此外，富營(yíng)養(yǎng)化之后，水體中亞硝酸鹽濃度會(huì) 大幅升高，且亞硝酸鹽是一類公認(rèn)的致癌物質(zhì)。同時(shí)，部分產(chǎn)生“水華”的藻類會(huì)產(chǎn)生 毒素。其中淡水中藍(lán)綠藻屬(O^flofecfcd Blue-green Algae)會(huì)分泌產(chǎn)生微囊藻毒素
(Microcystins)，目前已發(fā)現(xiàn)的微囊藻毒素種類已有70多種，其中毒性最強(qiáng)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(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的 肝臟腫瘤促進(jìn)劑，已被證實(shí)屬于“三致”(致癌、致畸、致突變)物質(zhì)，難降解，具有 生物放大作用，可通過(guò)食物鏈對(duì)生態(tài)環(huán)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(xué)方法大都需要一定的反應(yīng)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(shè)備投入費(fèi)用，而且所投加的化 學(xué)試劑對(duì)自然環(huán)境或者生物可能產(chǎn)生的毒害作用尚無(wú)法評(píng)估。紫外光解亞硝酸是自然 界中已經(jīng)存在的污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(huì) 產(chǎn)生具有超強(qiáng)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污染物，并可降低污染水體的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(shí)間下，無(wú)需人為投入試劑即可將亞硝酸鹽和微囊藻毒素這兩類污染物同時(shí)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(duì)人體無(wú)毒的降解 產(chǎn)物，從而有效避免了二次污染。傳統(tǒng)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(tǒng)的水處理 工藝相結(jié)合，在亞硝酸和微囊藻毒素同時(shí)存在的時(shí)候引入紫外光，便可以同時(shí)將這兩類 污染物去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種便捷可靠、成本投入低的同時(shí)去除水體中亞硝酸鹽和
微囊藻毒素方法。本發(fā)明提出的同時(shí)去除水體中的亞硝酸鹽和微囊藻毒素的方法，采用紫外光， 具體步驟如下
將含有亞硝酸鹽和微囊藻毒素的富營(yíng)養(yǎng)化污染水體，引入石英光照池或者無(wú)需容 器，然后置于紫外光(365 nm)照射下，選擇用適當(dāng)?shù)乃嵴{(diào)節(jié)水體的pH值。也可根據(jù) 需要調(diào)節(jié)不同的處理?xiàng)l件，包括pH值，紫外光照射強(qiáng)度，紫外光照射時(shí)間，檢測(cè)亞硝酸和藻毒素的降解效果。本發(fā)明中，pH值，紫外光照強(qiáng)度這幾個(gè)條件下，采用控制變量法，通過(guò)調(diào)節(jié) 以上變量中的一種，可以觀測(cè)不同條件下亞硝酸鹽和微囊藻毒素這兩種污染物的去除效 果，以尋求實(shí)際操作條件下的最優(yōu)值。本發(fā)明中，pH值在酸性、中性或堿性(pH 1.5 10)條件下均可觀測(cè)到亞硝酸和 藻毒素的去除，降解速率會(huì)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 兩種污染的去除效率和速率，則需根據(jù)實(shí)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(yōu)選pH值為1.5 5.0。本發(fā)明中，亞硝酸和藻毒素的去除效果會(huì)隨紫外光照強(qiáng)度增加，照射時(shí)間的 延長(zhǎng)而提高，可根據(jù)實(shí)際水體處理需求和處理效果，調(diào)節(jié)紫外光照射的強(qiáng)度0 20m W/ cm2，選擇適當(dāng)?shù)恼丈鋾r(shí)間(如50— 80分鐘)。優(yōu)選紫外光照射強(qiáng)度為3 IOm W/cm2。 更優(yōu)選為3 5mW/cm2。本發(fā)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(zhì)透光效果最佳。本發(fā)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(huì)生成具有超強(qiáng)氧化能力的氫氧自 由基(· OH)，可以與藻毒素發(fā)生反應(yīng)，破壞其關(guān)鍵的致毒的Adda基團(tuán)，并且可以破 壞其環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使其毒性顯著降低。通過(guò)紫外光解，亞硝酸濃度也相應(yīng)降低，從而使這 兩種污染物同時(shí)從水中去除。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于
1.該方法可以同時(shí)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污染物 從水中去除，無(wú)需外加試劑。3.可以通過(guò)提高紫外強(qiáng)度或者延長(zhǎng)照射時(shí)間來(lái)促進(jìn)這兩種污染物從水中的去除 速率和效率。4.在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行條件和亞硝酸/微囊藻毒素比例條件下，本發(fā)明可以徹底去除水 中的亞硝酸和微囊藻毒素。


圖1為實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例方式將含有亞硝酸鹽和微囊藻毒素的水置于紫外光(365 nm)照射下，可以根據(jù)實(shí) 地條件(原地處理還是實(shí)驗(yàn)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(duì) 水樣進(jìn)行濃縮，調(diào)節(jié)水體在適宜的pH值范圍(pH 1.5 7.0)，選擇適當(dāng)?shù)淖贤庹丈鋸?qiáng)度(3.0-5.0 mW/cm2)?？稍谔幚磉^(guò)程中利用高效液相色譜儀同時(shí)檢測(cè)亞硝酸鹽和微囊藻 毒素濃度，以觀測(cè)這兩種污染物的去除效果，決定處理的時(shí)間和條件。下面為本發(fā)明使用時(shí)的一些例子，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)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(zhǎng)為365 nm，強(qiáng)度為3.0 mW/cm2，反應(yīng)體系pH為 1.61，紫外照射時(shí)間60min，亞硝酸鹽去除率可達(dá)67.1 %，藻毒素去除率可達(dá)97.9 %。 見(jiàn)圖1所示。實(shí)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(zhǎng)為365 nm，強(qiáng)度為5.0 mW/cm2，反應(yīng)體系pH 為1.61，紫外照射時(shí)間60min，亞硝酸鹽去除率可達(dá)79.9 %，藻毒素去除率可達(dá)99.3 %。 見(jiàn)圖2所示。實(shí)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(zhǎng)為365 nm，強(qiáng)度為3.0 mW/cm2，反應(yīng)體系pH為 3.12，紫外照射時(shí)間60min，亞硝酸鹽去除率為26.8 %，藻毒素去除率可達(dá)81.3 %。見(jiàn) 圖3所示。實(shí)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(zhǎng)為365 nm，強(qiáng)度為3.0 mW/cm2，反應(yīng)體系pH 為1.51，紫外照射時(shí)間60 min,亞硝酸鹽去除率為91.9 %，藻毒素去除率為85.5 %。見(jiàn) 圖4所示。實(shí)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(zhǎng)為365 nm，強(qiáng)度為5.0 mW/cm2，反應(yīng)體系pH 為1.51，紫外照射時(shí)間70 min,亞硝酸鹽去除率為98.3 %，藻毒素去除率為94.8 %。見(jiàn) 圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種利用紫外光同時(shí)去除水體中亞硝酸鹽和藻毒素的方法，其特征在于對(duì)于同時(shí) 含有亞硝酸和藻毒素的水體，利用紫外光照射，調(diào)節(jié)水體的pH值為1.5 7.0，紫外照射強(qiáng) 度為 3.0 IOmW/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)水體的pH值為1.5 5.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于紫外照射強(qiáng)度為3.0 5.0mW/cm2。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用紫外光同時(shí)去除水體中亞硝酸鹽和藻毒素的方法。本發(fā)明通過(guò)365nm的紫外光照射亞硝酸鹽產(chǎn)生氫氧自由基(·OH)，可以根據(jù)需求，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膒H值或者增加紫外照射時(shí)間和強(qiáng)度可以提高反應(yīng)的速率和效率。本發(fā)明無(wú)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(guò)調(diào)節(jié)紫外光照強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到很高的去除效率，從而有效的避免了二次污染。對(duì)于那些同時(shí)含有亞硝酸和藻毒素的水體來(lái)說(shuō)是一種有效的處理方法。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102010026SQ20101054506
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者任晶, 樊正球, 王祥榮, 馬慶偉 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)