專利名稱：一種利用太陽光快速降解水體中藻毒素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化材料的制備技術(shù)和一種快速降解去除水中溶解 的藻毒素的方法。本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，由于人類活動的加劇，湖泊富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，導(dǎo)致藍(lán)藻水華不斷暴發(fā)。1984年，在全國進(jìn)行調(diào)查的34個湖泊中，有61.5%的湖 泊處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，而1996年，26個重點湖庫中，總體處于富營養(yǎng)化狀 況的達(dá)85%。藻華暴發(fā)的面積逐年增加，其發(fā)生頻率、強度呈逐年增長趨 勢。目前，我國近3/4的湖泊已達(dá)富營養(yǎng)程度，富營養(yǎng)化湖泊面積達(dá)8700km2。水華的暴發(fā)阻礙了水體的光合作用和水氣交換，降低了水體溶解氧含 量，導(dǎo)致水生動植物死亡、生態(tài)平衡遭到破壞，藻細(xì)胞破裂后釋放出的毒 素不僅毒害水生生物、影響漁業(yè)生產(chǎn)，而且對人和動物的飲用水安全構(gòu)成 威脅。其中，微囊藻毒素(MC)是藻毒素中最常見的一類縮氨酸肝毒素， 由于其具有毒性大、分布廣泛、難去除等特點，微囊藻毒素污染引起的水 生動物、鳥類、畜類甚至人類中毒和死亡的事件時有發(fā)生。1996年巴西100 多人因微囊藻毒素污染而發(fā)生急性肝功能障礙，其中至少50人死亡，引起 全世界的關(guān)注與重視；現(xiàn)已證明，水體中的微囊藻毒素導(dǎo)致了我國肝癌的 高發(fā)病率。國際衛(wèi)生組織(WHO)和我國都規(guī)定飲用水中的微囊藻毒素的 濃度不得高于1嗎/L。以往公開的去除藻毒素的方法有活性炭吸附法，臭氧氧化法，化學(xué) 藥劑氧化法，超聲波降解法，生物降解法及Ti02光降解法等?；钚蕴课?法對藻毒素有一定吸附效果，但吸附效果會逐漸降低且成本較高，而且存 在藻毒素后續(xù)處理難的問題；臭氧氧化和化學(xué)藥劑氧化法雖然具有高的降 解，但存在產(chǎn)生有害副產(chǎn)物的問題；超聲波降解法由于耗能大，使其應(yīng)用也受到限制；生物降解法由于反應(yīng)時間存在滯后性，而且操作條件較嚴(yán)格， 應(yīng)用受到限制；Ti02光催化降解由于其無毒、環(huán)保以及可持續(xù)使用等優(yōu)點， 備受關(guān)注，但是由于Ti02在通常水體pH值范圍內(nèi)(6~9)在太陽光下降解 率低，也難以被廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有處理方法的不足，提出一種催化材料的 制備技術(shù)，在太陽光下高效催化降解湖泊、河道、水庫和自來水廠等水體 中溶解的藻毒素的方法。本發(fā)明具有制備簡單、成本低廉、適宜pH值范圍 廣、降解效率高等優(yōu)點。本發(fā)明提供的制備催化材料的制備技術(shù)，其特征在于，將Ti02與稀土 元素(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的混合液攪拌，通 過物理方法對其進(jìn)行改性處理。本發(fā)明所述的稀土元素的(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或 者是兩個的混合溶液的鑭的濃度為0.001 0.2mol/L。本發(fā)明所述的Ti02為金紅石型或者銳鈦礦晶型或者是兩者的混合型， 粒徑為0.02-200 pm。本發(fā)明提供的制備催化材料的技術(shù)，其特征在于，將稀土元素(例如 鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的混合溶液與Ti02按照摩爾比 為1: 1~1: 300混合。本發(fā)明所述的催化材料物理方法的處理，其特征在于，將稀土元素(例 如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的混合溶液與Ti02按比例混 合后，依次通過超聲混勻、水浴加熱、干燥蒸干、煅燒處理及研磨成粉處 理。本發(fā)明所述的光催化降解方法，其特征在于，照射光源包括天然或人 工模擬太陽光或者可見光的一種或者兩者混合光源。本發(fā)明提供的藻毒素降解方法，其特征在于，將催化材料以粉末、負(fù)載于膜或者包裹于載體(如玻璃球、沸石、碎石等)的形式加入到水體中。 本發(fā)明提供的光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，將制備的催化材料以0.2~10 g/L的用量投加到水體中。


圖1為催化材料改性前后太陽光催化降解藻毒素效果的比較 圖2為催化材料的pH值適用范圍具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明所述的技術(shù)和方法加以詳細(xì)說明。實施例1.催化材料的制備1稱取氯化鑭0.5 g溶于200 ml蒸餾水中，配成0.01 mol/L的氯化鑭溶液， 取Ti025g，加入到上述200ml溶液中(即摩爾比約為1: 30)，超聲1 h 后，于8(TC水浴種加熱，取出離心干燥后，45(TC馬福爐中煅燒3-6h，然后 研磨，即得本發(fā)明所述的光催化材料。實施例2.催化材料的制備2稱取硝酸鑭6.5 g溶于200 ml蒸餾水中，配成0.1 mol/L的硝酸鑭溶液， 取TK)25g，加入到上述200ml溶液中(即摩爾比約為1: 3)，超聲lh后， 于80'C水浴種加熱,取出離心干燥后，45(TC馬福爐中煅燒3-6h，然后研磨， 即得本發(fā)明所述的光催化材料。實施例3.催化材料改性前后太陽光催化降解藻毒素效果的比較稱取實例2中所述的催化材料20mg，同時稱取20 mg原1102粉末作為 對照，加入20ml蒸餾水,配成lg/L的固體溶液，然后加入藻毒素，使其初始濃度為2 mg/L。吸附平衡后，太陽光催化降解30 min后結(jié)果如圖l所 示，在相同投加量下，改性催化材料的降解率達(dá)到92%,而未改性的只有 50%。實施例4.催化材料的pH值適用范圍稱取實施例l中的改性催化材料20mg，加入20ml蒸餾水，分別調(diào)節(jié) 初始pH值到4、 6、 8和10，然后加入藻毒素，使其初始濃度為2 mg/L。 吸附平衡后，太陽光催化降解30 min后結(jié)果如圖2所示，不同pH值下， 改性后的Ti02的催化降解率均在85%以上。
權(quán)利要求
1. 本發(fā)明提供一種利用太陽光催化降解藻毒素材料的制備技術(shù)和方法。具體地說，就是利用稀土元素(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的混合溶液改性TiO2，制得光催化材料，在太陽光下高效降解藻毒素的方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素材料的制備技術(shù)，其特征 在于，Ti02與稀土元素(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的 混合溶液進(jìn)行混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素材料的制備技術(shù)，其特征 在于，Ti02為金紅石或者銳鈦礦晶型，或者是兩者的混合型，粒徑為0.02 200 pm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素材料的制備技術(shù)，其特征 在于，所述的稀土元素(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者兩者的 混合液與Ti02的摩爾比為1: 1~1: 300。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，所 述的光催化降解藻毒素的光源包括自然或人工模擬太陽光和可見光范圍的 光。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，該催化材料是以粉末、負(fù)載于膜或者包裹于載體(例如玻璃球、沸石、碎石等) 的形式加入到湖泊、河道、水庫和自來水廠等水體中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽光催化降解藻毒素的方法，其特征在于，所述的催化材料的用量為0.2-10 g/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降解藻毒素的光催化材料的制備技術(shù)和一種光催化降解藻毒素的方法。具體地說，是利用稀土元素(例如鑭、釩、鋯等)的氯化鹽、硝酸鹽或者是兩者的混合液改性TiO₂，得到一種光催化材料的技術(shù)，并在太陽光下催化降解湖泊、河道、水庫和自來水廠等水體中藻毒素的方法。本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號C02F1/30GK101254963SQ200810103499
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者張木蘭, 娟 陳, 灝 陳 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心