一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及重金屬的吸附的方法，具體是一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法。將大型海藻投入至待測定樣品中，利用大型海藻上的細胞膜，以及膜上營養(yǎng)元素的離子通道，使重金屬離子黏附于細胞膜上以及通過離子通道進入海藻細胞內(nèi)；進而使待測樣品中的重金屬離子得以去除。本發(fā)明采用的大型海藻吸附重金屬離子其吸附范圍為30-90%，最高吸附率達90%以上。
【專利說明】一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及重金屬的吸附的方法，具體是一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法。

【背景技術】
[0002]重金屬污染是由重金屬及其化合物造成的環(huán)境污染。主要是由采礦，廢氣等人為的因素導致。因為人類活動導致環(huán)境中的重金屬含量增加，造成環(huán)境質量下降。重金屬對環(huán)境的危害主要取決于重金屬在環(huán)境中的存在濃度及存在的形態(tài)。重金屬污染主要表現(xiàn)在重金屬對水體的污染，還有一部分重金屬對土壤和大氣造成污染。重金屬污染與其他污染的不同在于其他化合物污染可以通過自然界本身的物理的、化學的、生物的凈化，使有害物得到講解或消除，而重金屬具有富集性，很難在自然界中降解。重金屬污染還可以通過食物鏈富集。重金屬污染目前已非常嚴重，對環(huán)境及人類健康都造成了很大的危害。
[0003]重金屬污染日益嚴重，尋找有效的重金屬處理方法已經(jīng)成為一項緊迫的任務。傳統(tǒng)的重金屬污染治理的方法有化學沉淀、物理吸附、生物絮凝等?；瘜W沉淀是指向含有重金屬的水體中加入氫氧化物、硫化物等使重金屬離子沉淀，以達到除去水體中重金屬的目的。化學沉淀法由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理，產(chǎn)生的沉淀物必須很好地處理與處置，否則會造成二次污染。物理吸附是指用活性炭、樹脂等具有較高的比表面積以及高度發(fā)達的孔隙結構的物質將重金屬離子吸附以及離子交換、膜分離等。采用物理法處理不僅成本高，而且需要專業(yè)的技術人員，最大的缺點在于不能從根本上解決重金屬污染。生物絮凝是指通過添加絮凝劑使得含重金屬廢水中的小膠體顆粒穩(wěn)定性變差，聚集形成大顆粒膠體物質，最終通過重力作用沉淀下來。絮凝的不足之處有以下幾點，一是操作復雜，需要調整水體的PH，除了向水體中添加沉淀劑以外還需要添加其他絮凝劑而且用量很大；二是隨著水體PH的改變，重金屬離子會從污泥中析出，造成二次污染，需穩(wěn)定化處理；三是重金屬離子的去沉降速率很慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術方案為:
[0006]一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，將大型海藻投入至待測定樣品中，利用大型海藻上的細胞膜，以及膜上營養(yǎng)元素的離子通道，使重金屬離子黏附于細胞膜上以及通過離子通道進入海藻細胞內(nèi)；進而使待測樣品中的重金屬離子得以去除。
[0007]具體是，將新鮮滸苔投放進入待測樣品中(4g滸苔放入200ml待測樣品中，即含有重金屬的滸苔培養(yǎng)液中)，在室溫條件下靜止培養(yǎng)，進而使待測樣品中的重金屬離子得以去除。
[0008]所述大型海藻為滸苔或江蘺。優(yōu)選為滸苔。
[0009]所述待測樣品為海水、半海水(半海水指一定量的海水加入等量的蒸餾水混合而成)、淡水或土壤。優(yōu)選為淡水或土壤。
[0010]所述重金屬為鎘離子、鉛離子或砷離子
[0011]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0012]1.本發(fā)明利用大型海藻治理重金屬污染治理的時間較短，一般一周內(nèi)可以去除環(huán)境中的大部分重金屬，對重金屬的吸附率較高；同時經(jīng)吸附重金屬后的大型海藻處理較為容易，燃燒后析出的重金屬可以繼續(xù)使用。
[0013]2.本發(fā)明采用的大型海藻廣泛分布在全世界各海洋中，有的種類在半咸水或江河中也可見到。常生長在潮間帶巖石上或石沼中，或泥沙灘的石礫上，有時也可附生在大型海藻的藻體上，是一種很好的治理重金屬污染的材料。具體為綠藻門石莼科的滸苔，紅藻門江蘺科的江蘺，其中江蘺一般生長在有淡水流入和水質肥沃的灣中。分布也較為廣泛，也是治理重金屬污染的很好的材料。
[0014]3.本發(fā)明采用的大型海藻吸附重金屬離子其吸附范圍為30— 90%，最高吸附率達90%以上。
[0015]4.本發(fā)明采用滸苔處理重金屬，所有的滸苔可以在淡水中生長；滸苔處理重金屬的效率較高，可以達到80%左右；滸苔分布廣泛，生長時間長，一年四季都有而且生物量也比較大；滸苔處理重金屬的時間較短，一周內(nèi)可以將土壤和淡水中的重金屬去除掉80%左右；烘干的滸苔容易儲存和運輸；利用藻體處理重金屬的成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的?值的變化圖，其中?是滸苔光合作用光系統(tǒng)I的量子產(chǎn)量。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRI的變化圖，其中，ETRI是指滸苔光系統(tǒng)I的電子傳遞速率。
[0018]圖3為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的ΥΙΙ值的變化圖，其中ΥΙΙ是滸苔光合作用光系統(tǒng)II的量子產(chǎn)量。
[0019]圖4為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRII的變化圖，其中，ETRII是指滸苔光系統(tǒng)II的電子傳遞速率。
[0020]圖5為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的Fv/Fm的變化圖，其中，F(xiàn)v/Fm是指滸苔光合作用光系統(tǒng)II的最大光化學效率。
[0021]圖6為本發(fā)明實施例1提供的，淡水培養(yǎng)條件下滸苔的吸附率的變化圖。
[0022]圖7為本發(fā)明實施例2提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔的?值的變化圖。
[0023]圖8為本發(fā)明實施例2提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRI的變化圖。
[0024]圖9為本發(fā)明實施例2提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔的ΥΙΙ值的變化圖。
[0025]圖10為本發(fā)明實施例2提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRII的變化圖。
[0026]圖11為本發(fā)明實施例1提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔Fv/Fm的變化圖。
[0027]圖12為本發(fā)明實施例2提供的，半海水培養(yǎng)條件下滸苔的吸附率的變化圖
[0028]圖13為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔的?值的變化圖。
[0029]圖14為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRI值的變化圖。
[0030]圖15為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔的ΥΙΙ值的變化圖。
[0031]圖16為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔的ETRII值的變化圖。
[0032]圖17為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔匕/^變化圖。
[0033]圖18為本發(fā)明實施例3提供的，海水培養(yǎng)條件下滸苔的吸附率的變化圖。
[0034]圖19為本發(fā)明實施例4提供的，淡水培養(yǎng)條件下烘干滸苔的吸附率的變化圖。
[0035]圖20為本發(fā)明實施例5提供的，土壤浸出液培養(yǎng)條件下烘干滸苔的吸附率的變化圖。

【具體實施方式】
[0036]實施例1
[0037](1)分別配置鎘離子濃度為0、10、50、100、150ymol/L的淡水培養(yǎng)液200ml (淡水是使用自來水在太陽下暴曬3小時去除氯離子)，而后分別置于250ml的三角瓶中，待用。
[0038]( 2 )每瓶投放4g新鮮的滸苔。
[0039](3)各樣品在室溫下處理ld、2d、3d后分別測藻體的光合活性(Dual-PAM)(在室溫條件下測定光合活性，測定結果見圖1-5)，并分別取上述處理后培養(yǎng)液2ml，測定鎘離子含量(結果見圖6)。
[0040](4)計算吸附率，計算吸附率方法，吸附率(%) =100* (C0-Ce) ,(C0為原始的鎘離子含量，Ce為剩余的鎘尚子含量)。
[0041]由上述圖1-5可見，其中，0d為處理材料的時間，l-3d為處理的過程，4-5d為恢復處理過程，恢復處理為每次測完光合活性后將原來的培養(yǎng)液去除，加入不含重金屬鎘的新鮮淡水。
[0042]由圖1可見，高濃度(50，100, 150ymol/L)的鎘處理的滸苔的YI隨時間先上升，后測不到，低濃度(0，1，10ymol/L)的鎘處理的藻?沒有明顯變化。
[0043]由圖2可見，高濃度(50、100、150 μ mo 1 /L)的鎘處理的滸苔的ETRI隨時間先上升，后測不到，低濃度(0、1、1(^11101/1)的鎘處理的藻ETRI值沒有明顯變化。
[0044]由圖3可見鎘處理的滸苔YII都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，YII有部分恢復。
[0045]由圖4可見，鎘處理的滸苔ETRII都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，ETRII有部分恢復。
[0046]由圖5可見，鎘處理的滸苔Fv/Fm都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，F(xiàn)v/Fm有部分恢復。
[0047]綜上，由圖5可見淡水培養(yǎng)條件下滸苔對鎘的吸附率都在80%左右，與處理的濃度沒有關系。
[0048]實施例2
[0049](1)分別配置鎘離子濃度為0、10、50、100、150 μ mol/L的半海水(半海水指一定量的海水加入等量的蒸餾水混合而成)培養(yǎng)液200ml，而后分別置于250ml的三角瓶中，待用。
[0050](2 )每瓶投放4g新鮮的滸苔。
[0051](3)各樣品在室溫下處理ld、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d、9d后分別測藻體的光合活性(Dual-PAM)(在室溫條件下測定光合活性，測定結果見圖7_11)，并分別取上述處理后培養(yǎng)液2ml，測定剩余的鎘離子含量(結果見圖12)。
[0052](4)計算吸附率，吸附率(%)=100*(Οτ(；)，(C0為原始的鎘離子含量，Ce為剩余的鎘尚子含量)
[0053]由上述圖6-11可見，其中，0d為處理材料的時間，1 -9d為處理的過程，10_ 12d為恢復處理過程，恢復處理為每次測完光合活性后將原來的培養(yǎng)液去除，加入不含重金屬鎘的新鮮半海水。
[0054]由圖7可見，高濃度(50、100、150 μ mol/L)的鎘處理的滸苔的YI隨時間先上升，低濃度(0、1、10 μ mol/L)的鎘處理的藻?沒有明顯變化。
[0055]由圖8可見，高濃度(50、100、150 μ mo 1 /L)的鎘處理的滸苔的ETRI隨時間先上升，低濃度(0、1、10 μ mol/L)的鎘處理的藻ETRI沒有明顯變化。
[0056]由圖9可見，鎘處理的滸苔?Ι都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，YII有部分恢復。
[0057]由圖10可見，鎘處理的滸苔ETRII都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，ETRII有部分恢復。
[0058]由圖11可見，鎘處理的滸苔Fv/^都有下降，但高濃度(50、100、150 μ mol/L)鎘處理的下降較為明顯，恢復期間，F(xiàn)v/Fm有部分恢復。
[0059]綜上，由圖12可見，半海水處理的滸苔對鎘的吸附率隨鎘濃度的上升而下降，相同濃度的鎘離子隨著吸附天數(shù)的增加吸附率上升。
[0060]實施例3
[0061](1)分別配置鎘離子濃度為0、10、50、100、150 μ mol/L的海水培養(yǎng)液200ml,而后分別置于(250ml)的三角瓶中，待用。
[0062](2)每瓶投放4g新鮮的滸苔。
[0063](3)各樣品在室溫下處理ld、2d、3d、4d、5d后分別測藻體的光合活性(Dual-PAM)在室溫條件下測定光合活性，測定結果見圖13-17，并分別取上述處理后培養(yǎng)液2ml，測定剩余的鎘離子含量(結果見圖18)。
[0064](4)計算吸附率，吸附率(%) =100* (C0-Ce)，C0為原始的鎘離子含量，Ce為剩余的鎘離子含量)
[0065]由上述圖13-17可見，其中，0d為處理材料的時間，l-5d為處理的過程，6_8d為恢復處理過程，恢復處理為每次測完光合活性后將原來的培養(yǎng)液去除，加入不含重金屬鎘的新鮮海水。
[0066]由圖13可知，海水培養(yǎng)的滸苔?沒有明顯的變化，高濃度(50、100、150ymol/L)鎘處理的滸苔YI有略微上升。
[0067]由圖14可見，海水培養(yǎng)的滸苔ETRI沒有明顯的變化，高濃度(50、100、150μmol/L)鎘處理的滸苔ETRI有略微上升。
[0068]由圖15可見，海水培養(yǎng)的滸苔YII隨著鎘離子濃度的上升而下降，恢復期間?Ι有部分恢復。
[0069]由圖16可見，海水培養(yǎng)的滸苔ETRII隨著鎘離子濃度的上升而下降，恢復期間ETRII有部分恢復。
[0070]由圖17可見海水培養(yǎng)的滸苔Fv/Fm隨著鎘離子濃度的上升而下降，恢復期間Fv/Fm有部分恢復。
[0071]綜上，由圖18可見淡水培養(yǎng)的滸苔對鎘的吸附率，低濃度的吸附率較高，且隨著吸附時間的增加吸附率上升，高濃度的吸附率較低，且吸附率不隨吸附時間的增長而增加。
[0072]實施例4
[0073](1)分別配置鎘離子濃度為0、10、50、100、150ymol/L的淡水培養(yǎng)液200ml (淡水是使用自來水在太陽下暴曬3小時去除氯離子)，而后分別置于250ml的三角瓶中，待用。
[0074](2)將滸苔35度烘干至恒重。
[0075](3 )每瓶投放0.5g滸苔。
[0076](4) 3d后分別取2ml培養(yǎng)液
[0077](5)測定剩余的重金屬離子含量，計算吸附率(參見圖19)。
[0078]由圖19可見，烘干的滸苔對鎘的吸附率大致相同，都在80%以上。
[0079]實施例5
[0080](1)利用4800ml蒸餾水浸泡4800g 土壤，充分搖勻，沉淀數(shù)小時，上清用普通濾紙過濾去除土壤粗顆粒，再用孔徑為0.22 μ m的微孔濾膜過濾2次即為土壤浸出液。土壤是采的表層土(3-10cm),并110°C烘干。
[0081](2)用得到的4800ml 土壤浸出液分別配置鎘離子濃度為0、10、50、100、150 μ mol/L的培養(yǎng)液200ml，而后分別置于250ml的三角瓶中，待用。每組濃度設置4個平行。
[0082](3)將滸苔35度烘干至恒重。
[0083]( 4 )每瓶投放0.5g滸苔。
[0084](5) 3d后分別取2ml培養(yǎng)液
[0085](6)測定剩余的重金屬離子含量，計算吸附率(參見圖20)。
【權利要求】
1.一種利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，其特征在于:將大型海藻投入至待測定樣品中，利用大型海藻上的細胞膜，以及膜上營養(yǎng)元素的離子通道，使重金屬離子黏附于細胞膜上以及通過離子通道進入海藻細胞內(nèi)；進而使待測樣品中的重金屬離子得以去除。
2.按權利要求1所述的利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，其特征在于:所述大型海藻為滸苔或江蘺。
3.按權利要求1所述的利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，其特征在于:所述待測樣品為海水、半海水、淡水或土壤。
4.按權利要求3所述的利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，其特征在于:所述待測樣品淡水或土壤。
5.按權利要求1所述的利用大型海藻吸附環(huán)境中重金屬離子的方法，其特征在于:所述重金屬為鎘離子、鉛離子或砷離子。
【文檔編號】C02F1/62GK104370324SQ201410112587
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】王廣策, 蘇海霞, 段晨雪 申請人:中國科學院海洋研究所