[發(fā)明專利]一種利用納米二氧化鈦強化微藻對砷去除的方法

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• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108439603A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅專溪;王振紅;楊帆;郭建華;顏昌宙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F101/10
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本發(fā)明提供了一種以微藻為基底材料，利用微藻和納米二氧化鈦易團聚粘結(jié)特性而復(fù)合形成對砷吸附吸收的強化去除方法。該強化去除方法利用納米二氧化鈦快速吸附砷的優(yōu)點，增強微藻對砷的快速吸附，又能夠利用納米二氧化鈦材料作為砷載體進入微藻體內(nèi)，增加微藻對砷的吸收累積，提高對砷污染水體的去除效果。因此該方法具有砷去除效率高，回收容易，應(yīng)用成本低的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水污染治理領(lǐng)域，特別涉及一種利用納米二氧化鈦強化微藻對砷去除的方法。

背景技術(shù)

普遍存在于水環(huán)境中的砷（As）是一種易遷移、毒性強的污染物?；?、金屬冶煉、半導(dǎo)體和電鍍等行業(yè)在生產(chǎn)過程中向環(huán)境中排放了大量含砷廢水，如何高效經(jīng)濟地處理含砷污染水體成為水環(huán)境領(lǐng)域的重要問題之一。對于含砷污染水源的修復(fù)方法有化學(xué)離子交換法、溶劑萃取、螯合作用、濾膜過濾、還原法、沉淀作用等，但這些方法普遍操作成本高、經(jīng)濟效率低，對于處理較低溶度的含砷污染水體的效果不明顯，難以投入實際使用，且易產(chǎn)生沉淀物和有毒化合物造成二次污染。

納米科學(xué)技術(shù)是20世紀末發(fā)展起來一種新興的科學(xué)技術(shù)，它的迅速發(fā)展已經(jīng)引起全球范圍內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及科學(xué)技術(shù)等方面發(fā)生了革命性的變革。納米二氧化鈦（nTiO₂）因擁有較大的比表面積、較高的活性以及較低的毒性，能較為快速、較穩(wěn)定的吸附砷，從而降低砷在水體中的化學(xué)活性和毒性，達到修復(fù)污染水體的目的。相比較nTiO₂，微藻作為常用的生物修復(fù)劑，不僅可用來去除水環(huán)境中的重金屬，甚至可以用來處理回收水體中的金屬，具有高效、低耗、環(huán)保等優(yōu)點，進行砷污染水體的修復(fù)時具有以下優(yōu)勢：（1）原料來源豐富，生長速度快，廉價易得；（2）高的吸附、吸收富集作用同時發(fā)生，去除率高；（3）具有良好的選擇性；（4）吸附吸收的砷易于洗脫排出，利于金屬的回收；（5）不產(chǎn)生二次污染；（6）應(yīng)用范圍廣、pH值和溫度范圍廣。

納米二氧化鈦的不同制備條件會影響其晶型、粒徑大小、比表面積等特性。微藻對納米二氧化鈦的耐受能力較高且具有藻種不同對其耐受能力不同的特性。微藻和納米二氧化鈦的結(jié)合作用，會彼此影響表面理化特性。高比表面積的納米二氧化鈦有利于降低藻細胞和納米二氧化鈦之間的阻力，并可促進微藻的快速生長繁殖和胞外聚合物的分泌，使得納米二氧化鈦和微藻細胞穩(wěn)固結(jié)合。納米二氧化鈦和微藻結(jié)合后還會部分進入藻細胞，進一步提高微藻對砷的吸收富集作用。納米二氧化鈦對砷具有快速高效吸附的優(yōu)勢，可通過微藻選擇與納米二氧化鈦制備的控制、混合方法來形成納米二氧化鈦強化微藻復(fù)合去除劑，進而提高微藻對砷的去除性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以改善水體砷污染水質(zhì)的修復(fù)方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種利用納米二氧化鈦強化微藻對砷的去除方法，包括以下步驟：

1）選用偏鈦酸為原料，通過調(diào)試反應(yīng)pH值、煅燒溫度和時間等制備條件，獲得具有較小粒徑、較高比表面積的銳鈦礦型的納米二氧化鈦；

2）依據(jù)水源污染理化性質(zhì)及微藻對應(yīng)污染特性下的生長速率、耐受性以及對砷吸附吸收性能的差異來篩選不同藻種，并通過懸浮培養(yǎng)方式進行微藻的培養(yǎng)；

3）基于納米二氧化鈦和微藻的吸附吸收特性以及水體中砷濃度的不同，選取不同納米二氧化鈦和微藻混合比例；

4）通過對混合條件的選取和控制，使納米二氧化鈦能夠和微藻較為充分的粘附結(jié)合；

5）將所得的納米二氧化鈦強化微藻復(fù)合去除劑加入到被砷污染的水體中進行吸附與吸收的強化去除；

6）經(jīng)過24 h–7 d的吸附吸收強化去除后，取反應(yīng)后的溶液進行濃度測試，計算出砷去除率；