[发明专利]用于降解藻毒素的磁性纳米颗粒及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种用于降解藻毒素的磁性纳米颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

在自然界中，许多作为饮用水水源的水库、湖泊的水体受污染后易形成蓝藻水华，蓝藻水华不仅造成水体的感官性状恶化，而且由于某些藻类能分泌藻毒素，对人类健康构成危害。微囊藻毒素(microcystins，MCs)是一类由水体中蓝绿藻如铜绿微囊藻(Microcystin aeruginosa)、鱼腥藻(Anabaena)和颤藻(Oscillatoriaruescens)产生的具有芳香族氨基酸支链共轭二烯结构及生物活性的七肽单环肝毒素，在蓝藻的对数生长期，毒素主要存在于细胞内，水中溶解毒素仅占总质量的10%~21%；藻细胞大量死亡时，微囊藻毒素释放到水中，细胞外毒素比例大幅上升，达到69%。由于MCs分子具有稳定的环状多肽分子结构，属于难降解的生物毒素，一般蛋白水解酶无法分解，且能够耐受很宽泛的酸碱环境与温度条件，在自然条件下能够存在很长时间不被生物降解。因此，富营养化水体中的微囊藻毒素是一种传统净水技术难以去除的致癌毒素。有关研究证明，肝癌高发率与饮用水中微囊藻毒素含量有关。由于微囊藻毒素在环境中对动植物和人类具有很强的毒性，其在饮用水源的湖泊、水库中的存在，给人类的饮用水安全造成严重危害，饮用水源中的微囊藻毒素污染已经成为广泛关注的焦点。

用于处理藻毒素的传统技术有吸附法、膜过滤、生物滤床法等方法。超滤膜的初次使用能高效的去除藻毒素，但是随着使用次数的增加超滤膜的膜污染情况严重。传统的活性炭吸附法能去除藻毒素，但需要的吸附剂数量大，而且由于天然有机物的竞争吸附使得活性炭吸附藻毒素的效率降低。化学技术如加氯氧化法、臭氧氧化法以及生物氧化法需要的时间较长。上述技术虽然对藻毒素具有一定的去除效果，但是处理效率、设备和操作成本、二次污染、再生和重复使用等方面各自存在缺点，特别是对其难以深度处理并达到安全控制的标准。Fenton催化氧化法能在温和的条件下使大多数有机物包括毒性大和难降解的有机物氧化和矿化等优点，已经成为国内外备受关注的水处理技术之一。Fenton反应的优点是产生的羟基自由基的氧化能力比其他氧化剂都强，且不需要特制的反应系统，也不分解产生新的有害物质，仅仅需要催化剂Fe²⁺，而反应产物Fe³⁺又对环境无害。该方法的工艺具有易控制，易建立密闭性循环和无二次污染等优点。然而传统的均相Fenton氧化法存在着难以解决的问题：一是反应体系要求较低的pH值(一般2-3左右),pH大于4-5以上会因氢氧化铁沉淀而降低反应效率。人们开始研究非均相Fenton-like催化氧化技术，目前多相Fenton-like催化剂主要有负载型磁铁矿(Fe₃O₄)、赤铁矿(α-Fe₂O₃)、针铁矿(α-FeOOH)。利用这些多相Fenton-like催化剂处理有机废水无严格的pH值限制，极大的提高了传统Fenton氧化反应中铁离子的流失，降低处理成本，但它们的催化活性还不能令人满意，其次Fenton-like催化剂在催化降解过程对有机物无选择性，难以在多种污染物共存的复杂水体中把目标物选择性地去除。

发明内容

本发明的第一发明目的提供一种对藻毒素催化降解活性好、并对藻毒素具有高选择性的催化材料。

本发明的第二发明目的在于提供一种对藻毒素催化降解活性好、并对藻毒素具有高选择性的催化材料的制备方法。

本发明的第三发明目的在于提供一种对藻毒素催化降解活性好、并对藻毒素具有高选择性的催化材料在水质净化处理中的应用。

为实现本发明第一发明目的，本发明采用如下技术方案，一种用于降解藻毒素的磁性纳米颗粒，包括光Fenton-like磁性纳米颗粒，在光Fenton-like磁性纳米颗粒的表面包覆有对藻毒素具有专属吸附性的分子印迹层。

为实现本发明的第二发明目的，本发明采用如下技术方案，一种制备用于降解藻毒素的磁性纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

S1、称取1-5g BiFeO₃颗粒均匀分散在10-50ml甲苯中，加入2-12ml3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（MAPS）和0.5-4ml二丁胺得到混合物A；