[发明专利]一种利用纳米二氧化钛强化微藻对砷去除的方法

说明书

本发明提供了一种以微藻为基底材料，利用微藻和纳米二氧化钛易团聚粘结特性而复合形成对砷吸附吸收的强化去除方法。该强化去除方法利用纳米二氧化钛快速吸附砷的优点，增强微藻对砷的快速吸附，又能够利用纳米二氧化钛材料作为砷载体进入微藻体内，增加微藻对砷的吸收累积，提高对砷污染水体的去除效果。因此该方法具有砷去除效率高，回收容易，应用成本低的优点。

技术领域

本发明涉及水污染治理领域，特别涉及一种利用纳米二氧化钛强化微藻对砷去除的方法。

背景技术

普遍存在于水环境中的砷（As）是一种易迁移、毒性强的污染物。化工、金属冶炼、半导体和电镀等行业在生产过程中向环境中排放了大量含砷废水，如何高效经济地处理含砷污染水体成为水环境领域的重要问题之一。对于含砷污染水源的修复方法有化学离子交换法、溶剂萃取、螯合作用、滤膜过滤、还原法、沉淀作用等，但这些方法普遍操作成本高、经济效率低，对于处理较低溶度的含砷污染水体的效果不明显，难以投入实际使用，且易产生沉淀物和有毒化合物造成二次污染。

纳米科学技术是20世纪末发展起来一种新兴的科学技术，它的迅速发展已经引起全球范围内工业、农业及科学技术等方面发生了革命性的变革。纳米二氧化钛（nTiO₂）因拥有较大的比表面积、较高的活性以及较低的毒性，能较为快速、较稳定的吸附砷，从而降低砷在水体中的化学活性和毒性，达到修复污染水体的目的。相比较nTiO₂，微藻作为常用的生物修复剂，不仅可用来去除水环境中的重金属，甚至可以用来处理回收水体中的金属，具有高效、低耗、环保等优点，进行砷污染水体的修复时具有以下优势：（1）原料来源丰富，生长速度快，廉价易得；（2）高的吸附、吸收富集作用同时发生，去除率高；（3）具有良好的选择性；（4）吸附吸收的砷易于洗脱排出，利于金属的回收；（5）不产生二次污染；（6）应用范围广、pH值和温度范围广。

纳米二氧化钛的不同制备条件会影响其晶型、粒径大小、比表面积等特性。微藻对纳米二氧化钛的耐受能力较高且具有藻种不同对其耐受能力不同的特性。微藻和纳米二氧化钛的结合作用，会彼此影响表面理化特性。高比表面积的纳米二氧化钛有利于降低藻细胞和纳米二氧化钛之间的阻力，并可促进微藻的快速生长繁殖和胞外聚合物的分泌，使得纳米二氧化钛和微藻细胞稳固结合。纳米二氧化钛和微藻结合后还会部分进入藻细胞，进一步提高微藻对砷的吸收富集作用。纳米二氧化钛对砷具有快速高效吸附的优势，可通过微藻选择与纳米二氧化钛制备的控制、混合方法来形成纳米二氧化钛强化微藻复合去除剂，进而提高微藻对砷的去除性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种可以改善水体砷污染水质的修复方法。

本发明所采用的技术方案：

一种利用纳米二氧化钛强化微藻对砷的去除方法，包括以下步骤：

1）选用偏钛酸为原料，通过调试反应pH值、煅烧温度和时间等制备条件，获得具有较小粒径、较高比表面积的锐钛矿型的纳米二氧化钛；

2）依据水源污染理化性质及微藻对应污染特性下的生长速率、耐受性以及对砷吸附吸收性能的差异来筛选不同藻种，并通过悬浮培养方式进行微藻的培养；

3）基于纳米二氧化钛和微藻的吸附吸收特性以及水体中砷浓度的不同，选取不同纳米二氧化钛和微藻混合比例；

4）通过对混合条件的选取和控制，使纳米二氧化钛能够和微藻较为充分的粘附结合；

5）将所得的纳米二氧化钛强化微藻复合去除剂加入到被砷污染的水体中进行吸附与吸收的强化去除；

6）经过24 h–7 d的吸附吸收强化去除后，取反应后的溶液进行浓度测试，计算出砷去除率；