[發(fā)明專利]利用鳳眼蓮根須氧化并吸附水體中As(Ⅲ)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710024614.3
• 申請日: 2007-06-25
• 公開（公告）號: CN101100325A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭建中;陳建;王靜;謝顯傳;殷俊;崔皓;葛磊;陳歡;唐榮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 夏平;劉成群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污染防治領(lǐng)域，涉及利用鳳眼蓮根須氧化并吸附水體中As(III)的方法。

背景技術(shù)

砷元素位于周期表中的第五主族，在地殼中豐度排行第二十位，大約是245種礦物的組成元素之一。在自然界，砷元素可以以許多不同形態(tài)的化合物存在，在水體中發(fā)現(xiàn)的主要砷化物有亞砷酸，As(III)、砷酸，As(V)及它們所形成的鹽類，另外無機(jī)砷的化合物可經(jīng)微生物作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)砷化物如一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)等。導(dǎo)致水體中出現(xiàn)較高濃度砷的原因有兩大方面：第一、自然因素，如火山噴發(fā)，又如發(fā)生在某些含砷礦物的低溫?fù)]發(fā)或者微生物作用都會導(dǎo)致砷的釋放；第二、人為因素，如工業(yè)化工廢棄物的排放，含砷礦物的熔煉，石油煤炭的燃燒和含砷化學(xué)物質(zhì)的使用等。

一般說來，砷酸鹽、亞砷酸鹽、二甲基砷酸、甲基砷酸是水環(huán)境中砷污染存在的主要形態(tài)。其中無機(jī)物形態(tài)的砷(包括砷酸鹽和亞砷酸鹽)的毒性要比有機(jī)砷強(qiáng)，它們對有機(jī)體的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)等均可造成急性或慢性毒害。通常氧化性環(huán)境條件下無機(jī)砷的主要形態(tài)為As(V)，As(III)主要出現(xiàn)在還原性的環(huán)境條件中。其中As(III)在機(jī)體內(nèi)再吸收的速度要比As(V)快，且As(III)的毒性更為強(qiáng)烈，因?yàn)樗鞍踪|(zhì)中的巰基極具親和力從而導(dǎo)致生物酶的失活，對生物體造成難以修復(fù)的毒害。為了減少砷污染對公眾健康的毒害，美國環(huán)境保護(hù)組織(USEPA)以及世界衛(wèi)生組織(WHO)均建議將砷的最大污染水平(MCL)從50μg/L改為10μg/L。

目前砷污染的治理方法主要包括：絮凝沉降法、活性氧化鋁法、吸附法、膜處理法、陰離子交換法、電化學(xué)方法等。眾多的研究表明上述方法處理As(III)的效果不及As(V)理想，故常常在處理之前要先經(jīng)過將As(III)氧化為As(V)的過程，而As(III)在空氣和純氧中轉(zhuǎn)化為As(V)的速度較慢，常常需要其他試劑(如臭氧、氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯或雙氧水等)的輔助才能提高氧化速度。這無疑將會增加As(III)去除的操作難度和成本，從而影響這些方法的推廣價值。

因此開發(fā)簡便、高效、經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好且適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的地表水和地下水中As(III)污染的治理方法有著非常重要的實(shí)際意義。

鳳眼蓮(Eichhornia?crassipes)，俗稱水葫蘆，屬于雨久花科，鳳眼蓮屬，為多年生浮水雜草，在適宜的條件下每5天就能繁殖一棵新植株，生活在熱帶地區(qū)和亞熱帶地區(qū)，喜歡高溫和濕潤天氣，28-30℃是它生長的適宜溫度，繁殖速度達(dá)160-1000千克/公頃*天，某些水體營養(yǎng)條件下甚至更高。

水葫蘆原產(chǎn)南美洲，它不僅生長、繁殖快，而且具有較高的營養(yǎng)價值，自上世紀(jì)六七十年代我國引種水葫蘆以來，為養(yǎng)殖業(yè)做出了很大貢獻(xiàn)。同時由于水葫蘆極強(qiáng)的適應(yīng)性及其繁殖極快等生理特點(diǎn)，也帶來了一些負(fù)面效應(yīng)，如大量生長繁殖后覆蓋水面，堵塞河道，對水上交通運(yùn)輸造成阻礙；部分腐爛的水草散發(fā)出異味，影響水質(zhì)，威脅環(huán)境；在生長區(qū)內(nèi)形成優(yōu)勢物種，影響其他水生生物的生長，破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境等。

隨著對水葫蘆的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)，除了上述的養(yǎng)殖飼料功能外，它本身還對水體中的氮和磷有很強(qiáng)的吸收凈化作用，可用于富營養(yǎng)化水體的生物治理。此外，水葫蘆還能有效去除水中對人體有嚴(yán)重危害的鎘、汞、砷、鉻、鉛、銅、鋅等有毒物質(zhì)，而且效果大大高于其他水生植物(如水蔥、浮萍等)，人們已開始利用它來凈化工業(yè)、生活污水。

目前關(guān)于水葫蘆富集污染物的研究主要針對該植物的活體植株，但是利用活體水葫蘆治理污水受到該植物的生長季節(jié)、地域和水體(污水水質(zhì)可能會影響水葫蘆的生長)的影響，并且可能會導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的惡化，不利于產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟(jì)、高效、操作簡單、耗時少、適用地域廣且對環(huán)境安全、友好的利用鳳眼蓮(Eichhornia?crassipes)根須氧化并吸附去除水體中As(III)的方法。

本技術(shù)針對受As(III)污染的水體(包括但不限于地表水或者地下水，以下簡稱水)。

發(fā)明人在研究工作中發(fā)現(xiàn)鳳眼蓮根須兼具對As(III)的氧化和吸附功能，干燥的根須同樣具有這種功能。故與使用活體鳳眼蓮相比，利用該植物干燥后的根須處理受As(III)污染的水體有一下特點(diǎn)：1、不必受限于鳳眼蓮生長季節(jié)、地域和水體(污水水質(zhì)可能會影響水葫蘆的生長)等因素；2、不會給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響。

本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的：