[发明专利]一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是利用一种采用可见光催化剂磷酸银（Ag₃PO₄）降解水中微囊藻毒素-LR的方法。

背景技术

人类活动产生的富含N、P的污染物大量排入水体，导致的藻类大量繁殖，在水体表面大片聚集形成水华或赤潮，水华或赤潮会阻碍水体中生物的光合作用，导致水中溶解氧降低，鱼类大量死亡。同时，很多藻类在代谢过程中或藻体破裂后会分泌多种藻毒素，这其中以微囊藻毒素-LR（microcystin-LR，MCLR）危害最为严重（参见文献Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(6): 1646-1652）。世界卫生组织规定饮用水中的MC-LR的含量不得超过1 μg/L（参见文献Chemosphere, 2013, 90: 1552-1557）。

MC-LR是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂。环状七肽结构和间隔双键使得其化学性质稳定，难以去除（参见文献复旦学报, 2011, 50(2): 213-219）。微囊藻毒素降解方法的研究已成为当今世界污水处理领域的研究热点。利用光催化剂降解MC-LR是目前较前沿的方法。其可以高效利用太阳能，节约降解成本，降解速度快，效率高，同时不产生二次污染。

磷酸银（Ag₃PO₄）作为新型环境友好型催化剂可以有效吸收可见光（≤ 530 nm）产生电子空穴对，氧化吸附于其表面的H₂O、OH^-，形成羟基自由基（·OH），羟基自由基具有极强的得电子能力，可以将有机物彻底矿化成碳酸盐，H₂O和CO₂等无害物质。本发明首次利用磷酸银催化剂在模拟可见光下降解MC-LR，降解效果显著。

发明内容

本发明针对水体中微囊藻毒素（MC-LR）难以去除的问题，提出一种采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法。

本方法提出的采用可见光催化剂磷酸银降解水中微囊藻毒素-LR的方法，具体步骤如下： 

将磷酸银催化剂投入到含有微囊藻毒素-LR的溶液中，在暗处理1 h后开启连续氙灯进行降解反应，每隔1 h 取样1.5 ml进行微囊藻毒素-LR浓度检测；其中：每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为13.67 -26.67g/L。

本发明中，采用连续氙灯作为模拟可见光源，功率为500w。

本发明中，每升微囊藻毒素-LR的溶液中磷酸银催化剂的投放量为26.67 g/L。

本发明中，所述降解反应时间为3- 5 h。 

本发明的有益效果是：

（1）本方法采用连续氙灯作为光源，其辐射光谱能量分布与日光相接近，不会对人体造成伤害。

（2）本方法采用的磷酸银催化剂光敏性强，禁带宽度Eg=2.35 eV，较其他光催化剂更为高效，大大缩短反应时间，同时，磷酸银为环境友好型催化剂，不会对环境造成二次污染。

附图说明

图1为磷酸银在X衍射下的光谱图。

图2为SEM扫描下的磷酸银微粒。

图3为磷酸银浓度变化对MC-LR降解效果的影响。其中，c_t为MC-LR在t时刻的浓度，c₀是MC-LR的初始浓度。

图4为氙灯光谱采集波形图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

(1)磷酸银制备

使用的磷酸银催化剂通过离子交换法制备。A. 称取0.075 mol的硝酸银（AgNO₃）晶体，溶解于500ml去离子水中，磁力搅拌10 min；B. 称取0.025 mol的磷酸氢二钠（Na₂HPO₄）固体，溶解于250 ml的去离子水中，磁力搅拌10 min；C. 将AgNO₃溶液缓慢滴加在Na₂HPO₄溶液中，逐渐出现黄色沉淀，磁力搅拌3 h；D. 将所得黄色浑浊液过滤，用去离子水洗涤3次后，60℃真空干燥12 h，研磨成细粉状，最终得到黄色的磷酸银粉末。如图1，合成的磷酸银样品通过X射线衍射（XRD）检测，与磷酸银标准光谱（JCPDS, card No. 06-0505）完全一致。如图2，通过扫描电镜（SEM）检测，合成的磷酸银呈团簇式球形微粒，粒径均一，表面光滑。