[發明專利]一種羥基自由基去除水中藻毒素的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410648695.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104341037A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 白敏冬;李海燕;李芳;黃金良;黃凌風
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/58
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明屬于自由基化學，水處理應用的技術領域，尤其是涉及一種羥基自由基去除水中藻毒素的方法和裝置。

背景技術

目前，國內水體污染與富營養化程度不斷加劇，使得水體藻類水華事件高頻發生，大大增加了產毒藻類對動植物生命及人類健康的暴露風險。當藍藻水華嚴重時，水面形成厚厚的藍綠色湖靛，散發出難聞的氣味，不僅破壞了健康平衡的水生生態系統，而且藻細胞產生并釋放多種藻毒素，對人和動物的飲用水安全構成了嚴重的威脅，也對傳統給水處理工藝提出了新的挑戰。

目前，已知對人體和動物健康造成危害的藻毒素主要有五大類：柱胞藻毒素(Cylindrospermopsin，CYN)、魚腥藻毒素(Anatoxins，ANTXs)、微囊藻毒素(Microcystins,MCs)、節球藻毒素(Nodularins，NODs)以及石房蛤毒素(Saxitoxins，STXs)。其中，微囊藻毒素是藍藻水華污染中檢出率最高、污染最嚴重和產生量最大的藻毒素種類。迄今為止，已發現有近80種不同的微囊藻毒素異構體，其中MC-LR、RR和YR是存在最為普遍、含量較高、毒性較大的三種變體。

水體中的微囊藻毒素不僅通過對水生植物產生化感作用與氧化脅迫而影響水生植物種類的多樣性，富集于魚類、蝦蟹等水生動物體內并影響其存活與生長，還會通過人類的飲用等途徑對人類健康產生危害。國內外相關研究一致表明，微囊藻毒素可破壞細胞內的蛋白磷酸化平衡，改變多種酶活性，引起肝臟病變，具有強烈的促肝癌作用。如曾飲用澳大利亞新南威爾士Malpas水庫水人群的高肝損傷率，我國廈門市同安區、江蘇海門市、東南沿海地區的高肝癌死亡率，巴西Carurau腎透析事件等均與藻毒素污染相關。相關研究以巢湖35個專業漁民為對象，研究了慢性微囊藻毒素暴露對其健康的影響。結果發現，漁民血清中均存在微囊藻毒素，且其在血清中的含量與主要肝功能指標呈正相關。

因而，1998年，世界衛生組織(WHO)設置了飲用水中MC-LR的安全限值為不超過1μg/L。中國衛生部《生活飲用水規范》、中國《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)及中國建設部《城市供水水質標準》分別于2001年、2002年及2005年將MC-LR的安全限值設定為1μg/L。

目前已有的傳統降解去除藻毒素工藝方法有氯法、普通臭氧法、高錳酸鉀法。其中氯法的使用容易導致消毒副產物的產生，形成二次污染；普通臭氧法初期投資成本高，工藝維護技術要求和成本較高；高錳酸鉀雖然是一種較強的氧化劑，但是極易導致原水中藻細胞的破壞和藻毒素的釋放。近年，有研究表明，一些高級氧化技術對水中藻毒素也具有很高的降解效能，且能高效脫毒。目前研究較多的用于MCs處理的高級氧化技術主要有：光催化氧化技術、Fenton試劑及類Fenton試劑氧化法、基于臭氧的高級氧化技術(O₃/H₂O₂、O₃/金屬離子均相催化氧化)。

氯法：利用氯的強氧化性來降解藻毒素。Eva?M.(Eva?M.Rodriguez,Juan?L.Acero,Lisa?Spoof?et?al.Oxidation?of?MC-LR?and–RR?with?chlorine?and?potassium?permanganate:Toxicity?of?the?reaction?produces[J].Water?Research,2008,42:1744-1752)使用ClO₂對MC-LR及MC-RR進行降解，純水背景條件下，Cl為34.1mg/L時，30min內可分別將MC-LR(244.2mg/L)及MC-RR(193.2mg/L)降解至46.4mg/L和34.1mg/L；自然水背景條件下，Cl為3.5mg/L時，2h內可分別將MC-LR(1mg/L)及MC-RR(1mg/L)降解至0.35mg/L和0.3mg/L。