[发明专利]利用凤眼莲根须氧化并吸附水体中As(Ⅲ)的方法

说明书

技术领域

本发明属于污染防治领域，涉及利用凤眼莲根须氧化并吸附水体中As(III)的方法。

背景技术

砷元素位于周期表中的第五主族，在地壳中丰度排行第二十位，大约是245种矿物的组成元素之一。在自然界，砷元素可以以许多不同形态的化合物存在，在水体中发现的主要砷化物有亚砷酸，As(III)、砷酸，As(V)及它们所形成的盐类，另外无机砷的化合物可经微生物作用转化为有机砷化物如一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)等。导致水体中出现较高浓度砷的原因有两大方面：第一、自然因素，如火山喷发，又如发生在某些含砷矿物的低温挥发或者微生物作用都会导致砷的释放；第二、人为因素，如工业化工废弃物的排放，含砷矿物的熔炼，石油煤炭的燃烧和含砷化学物质的使用等。

一般说来，砷酸盐、亚砷酸盐、二甲基砷酸、甲基砷酸是水环境中砷污染存在的主要形态。其中无机物形态的砷(包括砷酸盐和亚砷酸盐)的毒性要比有机砷强，它们对有机体的呼吸系统、消化系统、心血管系统、神经系统、造血系统等均可造成急性或慢性毒害。通常氧化性环境条件下无机砷的主要形态为As(V)，As(III)主要出现在还原性的环境条件中。其中As(III)在机体内再吸收的速度要比As(V)快，且As(III)的毒性更为强烈，因为它跟蛋白质中的巯基极具亲和力从而导致生物酶的失活，对生物体造成难以修复的毒害。为了减少砷污染对公众健康的毒害，美国环境保护组织(USEPA)以及世界卫生组织(WHO)均建议将砷的最大污染水平(MCL)从50μg/L改为10μg/L。

目前砷污染的治理方法主要包括：絮凝沉降法、活性氧化铝法、吸附法、膜处理法、阴离子交换法、电化学方法等。众多的研究表明上述方法处理As(III)的效果不及As(V)理想，故常常在处理之前要先经过将As(III)氧化为As(V)的过程，而As(III)在空气和纯氧中转化为As(V)的速度较慢，常常需要其他试剂(如臭氧、氯气、次氯酸盐、二氧化氯或双氧水等)的辅助才能提高氧化速度。这无疑将会增加As(III)去除的操作难度和成本，从而影响这些方法的推广价值。

因此开发简便、高效、经济且环境友好且适用于经济欠发达国家和地区的地表水和地下水中As(III)污染的治理方法有着非常重要的实际意义。

凤眼莲(Eichhornia crassipes)，俗称水葫芦，属于雨久花科，凤眼莲属，为多年生浮水杂草，在适宜的条件下每5天就能繁殖一棵新植株，生活在热带地区和亚热带地区，喜欢高温和湿润天气，28-30℃是它生长的适宜温度，繁殖速度达160-1000千克/公顷*天，某些水体营养条件下甚至更高。

水葫芦原产南美洲，它不仅生长、繁殖快，而且具有较高的营养价值，自上世纪六七十年代我国引种水葫芦以来，为养殖业做出了很大贡献。同时由于水葫芦极强的适应性及其繁殖极快等生理特点，也带来了一些负面效应，如大量生长繁殖后覆盖水面，堵塞河道，对水上交通运输造成阻碍；部分腐烂的水草散发出异味，影响水质，威胁环境；在生长区内形成优势物种，影响其他水生生物的生长，破坏当地生态环境等。

随着对水葫芦的深入研究，人们发现，除了上述的养殖饲料功能外，它本身还对水体中的氮和磷有很强的吸收净化作用，可用于富营养化水体的生物治理。此外，水葫芦还能有效去除水中对人体有严重危害的镉、汞、砷、铬、铅、铜、锌等有毒物质，而且效果大大高于其他水生植物(如水葱、浮萍等)，人们已开始利用它来净化工业、生活污水。

目前关于水葫芦富集污染物的研究主要针对该植物的活体植株，但是利用活体水葫芦治理污水受到该植物的生长季节、地域和水体(污水水质可能会影响水葫芦的生长)的影响，并且可能会导致当地生态环境的恶化，不利于产业化运作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种经济、高效、操作简单、耗时少、适用地域广且对环境安全、友好的利用凤眼莲(Eichhornia crassipes)根须氧化并吸附去除水体中As(III)的方法。

本技术针对受As(III)污染的水体(包括但不限于地表水或者地下水，以下简称水)。

发明人在研究工作中发现凤眼莲根须兼具对As(III)的氧化和吸附功能，干燥的根须同样具有这种功能。故与使用活体凤眼莲相比，利用该植物干燥后的根须处理受As(III)污染的水体有一下特点：1、不必受限于凤眼莲生长季节、地域和水体(污水水质可能会影响水葫芦的生长)等因素；2、不会给当地的生态环境带来负面影响。

本发明的目的是通过下列技术措施实现的：