本发明涉及重金属脱除技术领域，尤其涉及一种贝类投喂饵料及其脱除贝类体内重金属的方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，近岸海域污染凸显，其中由重金属排放引起的贝类重金属污染将对贝类养殖行业和人体健康造成不良影响。因此，贝类体内重金属脱除方法的研发十分必要且迫切。
中国专利申请授权公告号为cn101255198b的专利，公开了一种脱重金属残留的多糖配合物。该发明将锌盐、镁盐、铁盐、钙盐中的任何一种或者四种金属盐的混合物溶于醋酸溶液中，充分混匀后加入海洋多糖，反应若干小时，待完全溶解后调节ph，即得海洋多糖金属配合物，将该配合物添加到鱼、贝类暂养或净化水中或添加到铒料，继续暂养或净化，即可达到脱除贝类体内镉、铅重金属残留作用。然而，该多糖配合物对贝类净化5天后，镉、铅的去除率仅为50％，对重金属的去除率有待提高。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种贝类投喂饵料及其脱除贝类体内重金属的方法。该投喂饵料，对重金属的吸附能力强，能够加快贝类体内重金属的脱除。本发明的贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的方法重金属去除效率高，不会进行二次污染。
本发明的具体技术方案为：一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、微藻碎片和茶多酚。
本发明采用香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、微藻碎片和茶多酚制备贝类投喂饵料，香蕉杆纤维素含量，能够促进贝类新陈代谢，将香蕉杆纤维素转化成香蕉杆纤维素酯后，其络合重金属离子的能力显著提高。微藻碎片暴露的金属硫蛋白、植物螯合肽、藻类的产物等均对重金属离子具有良好的去除效果。茶多酚除能络合重金属离子外还能促进贝类将重金属排除体外。海藻酸钠在结合重金属外还能够将香蕉杆纤维素酯、微藻碎片和茶多酚交联为一体。
在本发明的条件下，香蕉杆纤维素酯表面的羟基、羧基能够与金属硫蛋白中的氨基、羧基和羟基、微藻碎片表面的羟基、氨基、羧基等官能团、茶多酚表面的羟基以及海藻酸钠中的羟基交联形成复杂的三维网络结构，其中，香蕉杆纤维素酯作为贝类投喂饵料的主要骨架存在，增加贝类投喂饵料的强度。本发明的贝类投喂饵料进入贝类体内后，能够迅速络合大量的重金属离子，并在短时间内促进贝类将络合的重金属离子排除体外，达到脱除贝类体内重金属的目的。本发明的贝类投喂饵料利用以下四种形式结合贝类体内的重金属离子：藻类细胞壁的多孔结构对重金属离子的物理吸附作用；微藻细胞壁表面的带电基团和粘性物质对重金属离子的吸附作用；香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、微藻碎片和茶多酚形成的网络结构对重金属离子的络合作用；金属硫蛋白、植物螯合肽等重金属结合蛋白对重金属离子的结合。待将贝类净化后，收集贝类投喂饵料，经数次解吸循环后，本发明的贝类投喂饵料仍然保持较高的吸附能力。
作为优选，所述微藻碎片为斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片。
发明人经过大量的实验发现，用斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片制备的贝类投喂饵料相比于单一的一种藻或两种藻的碎片制备的贝类投喂饵料去除重金属的效果明显增强。
作为优选，所述混合藻为经过重金属离子诱导培养的斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻。重金属离子诱导能够促进混合藻产生更多的金属硫蛋白。
作为优选，所述混合藻的诱导方法为：将斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻置于干净的海水中，向其中加入浓度为60～80mg/l的含有cr、cd、pb、hg离子的混合溶液，诱导7～10d。
发明人经过大量的实验发现，当重金属离子的混合溶液的浓度为60～80mg/l时，在保证微藻存活率的前提下产生的金属硫蛋白和植物螯合肽等重金属结合蛋白越多，以其制备的贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的效果最好。
作为优选，所述斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的质量比为2～3:1～2:1。三种微藻的质量比例为2～3:1～2:1时，对多种重金属离子的综合脱除效果最好。
作为优选，一种贝类投喂饵料的制备方法包括以下步骤：
(1)香蕉杆纤维素酯的制备：将香蕉杆纤维素溶于甲苯中，加入马来酸酐，加热至90～110℃，反应2～3d，过滤烘干后得到香蕉杆纤维素酯；
(2)微藻碎片的制备：向诱导过的混合藻离心，去上清液，将混合藻真空干燥后加入3～5倍混合藻质量体积的水，破碎20～30min，加入浓度为0.8～1.2mol/l的酸溶液，过滤、洗净，真空干燥后加入3～5倍混合藻质量体积的水得微藻碎片溶液，得微藻碎片溶液；
(3)向微藻碎片液中加入香蕉杆纤维素酯、茶多酚，混合均匀，然后向其中加入海藻酸钠，搅拌2～3h，得混合液；将混合液在真空干燥箱中干燥，得到贝类投喂饵料。
本发明将香蕉杆纤维素通过马来酸酐接枝，制成香蕉杆纤维素酯，增加香蕉杆纤维素表面的官能团，增强其结合重金属离子的能力，增加贝类投喂饵料的三维网络结构的复杂性。将诱导后的混合微藻进行破碎，然后与香蕉杆纤维素酯、茶多酚和海藻酸钠混匀搅拌2～3h，进行交联，干燥后获得贝类投喂饵料。本发明制得的贝类投喂饵料具有复杂的三维网络结构，结合重金属的能力显著增强。本发明的贝类投喂饵料通过四种形式结合贝类体内的重金属离子：藻类细胞壁的多孔结构对重金属离子的物理吸附作用；微藻细胞壁表面的带电基团和粘性物质对重金属离子的吸附作用；香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、微藻碎片和茶多酚形成的网络结构对重金属离子的络合作用；金属硫蛋白、植物螯合肽等重金属结合蛋白对重金属离子的结合。该贝类投喂饵料能够促进贝类的新陈代谢，加速重金属离子排除体外。
作为优选，步骤(1)中，所述香蕉杆纤维素与马来酸酐的摩尔比为1:2～4，香蕉杆纤维素与甲苯的固液比为1g/10～15ml。
当香蕉杆纤维素与马来酸酐的摩尔比为1:2～4时制备的香蕉杆纤维素酯中支链分布均匀，与海藻酸钠、微藻碎片和茶多酚交联形成的贝类投喂饵料结合重金属的能力最强。
作为优选，步骤(2)中，酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液中的至少一种。
作为优选，步骤(3)中，所述微藻碎片、香蕉杆纤维素酯、茶多酚和海藻酸钠的质量比例为4～6:2～3:1:5～7。
一种利用贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的方法，包括以下步骤：
(a)贝类重金属暴露与富集：将贝类分组，分别置于浓度为90～110μg/l的cr、cd、pb、hg离子的溶液中，暴露4～6d，每22～26h更换一次混合溶液，暴露期间不投喂饵料；
(b)贝类重金属的排除：将暴露结束的各组贝类置于新鲜的水中，每日投喂2～3次贝类投喂饵料，每22～26h更换一次水，常温下连续曝气2～7d，检测贝类中的重金属含量。
本发明首先将贝类分别暴露在cr、cd、pb、hg离子的溶液中，使贝类吸收大量的重金属离子，然后再对其投喂本发明的贝类投喂饵料，对贝类中的重金属离子进行脱除，检验本发明的贝类投喂饵料对贝类中的重金属离子的脱除效果。
作为优选，步骤(b)中，所述贝类投喂饵料的投喂量为每100g贝类每次投喂0.5～2g贝类投喂饵料。采用较少的贝类投喂饵料，在较短时间内，就可以达到脱除贝类中重金属的效果。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明采用微藻碎片、香蕉杆纤维素酯、茶多酚和海藻酸钠制备贝类投喂饵料，该贝类投喂饵料脱除重金属的能力强，增够促进贝类新陈代谢，加速贝类体内重金属离子排出体外。利用本发明的贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的方法简单，贝类投喂饵料回收后，经过反复的脱附循环后依然保持较高的活性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
实施例1
一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片和茶多酚。其制备方法包括以下步骤：
(1)香蕉杆纤维素酯的制备：将香蕉杆纤维素溶于甲苯中，香蕉杆纤维素与甲苯的固液比为1g/12ml，加入马来酸酐，香蕉杆纤维素与马来酸酐的摩尔比为1:3，加热至100℃，反应3d，过滤烘干后得到香蕉杆纤维素酯；
(2)微藻碎片的制备：将质量比为2.5:1.5:1的斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻置于干净的海水中，向其中加入浓度为70mg/l的含有cr、cd、pb、hg离子的混合溶液，诱导8d。向诱导过的混合藻离心，去上清液，向混合藻中加入4倍混合藻质量体积的水，破碎25min，然后加入浓度为1.0mol/l的盐酸溶液，过滤、洗净，真空干燥后加入4倍混合藻质量体积的水，得微藻碎片溶液；
(3)向微藻碎片液中加入香蕉杆纤维素酯、茶多酚，微藻碎片、香蕉杆纤维素酯、茶多酚和海藻酸钠的质量比例为5:2.5:1:6。混合均匀，然后向其中加入海藻酸钠，搅拌2～3h，得混合液；将混合液在真空干燥箱中干燥，得到贝类投喂饵料。
利用贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的方法，包括以下步骤：
(a)贝类重金属暴露与富集：将贝类分组，分别置于浓度为100μg/l的cr、cd、pb、hg离子的溶液中，暴露5d，每24h更换一次混合溶液，暴露期间不投喂饵料；
(b)贝类重金属的排除：将暴露结束的各组贝类置于新鲜的水中，每日投喂2次贝类投喂饵料，每100g贝类每次投喂1g贝类投喂饵料。每24h更换一次水，常温下连续曝气5d，检测贝类中的重金属含量。
实施例2
一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片和茶多酚。其制备方法包括以下步骤：
(1)香蕉杆纤维素酯的制备：将香蕉杆纤维素溶于甲苯中，香蕉杆纤维素与甲苯的固液比为1g/10ml，加入马来酸酐，香蕉杆纤维素与马来酸酐的摩尔比为1:2，加热至90℃，反应3d，过滤烘干后得到香蕉杆纤维素酯；
(2)微藻碎片的制备：将质量比为2:1:1的斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻置于干净的海水中，向其中加入浓度为80mg/l的含有cr、cd、pb、hg离子的混合溶液，诱导10d。向诱导过的混合藻离心，去上清液，向混合藻中加入3倍混合藻质量体积的水，破碎20min，加入浓度为1.2mol/l的硝酸溶液，过滤、洗净，真空干燥后加入3倍混合藻质量体积的水，得微藻碎片溶液；
(3)向微藻碎片液中加入香蕉杆纤维素酯、茶多酚，微藻碎片、香蕉杆纤维素酯、茶多酚和海藻酸钠的质量比例为4:2:1:5。混合均匀，然后向其中加入海藻酸钠，搅拌3h，得混合液；将混合液在真空干燥箱中干燥，得到贝类投喂饵料。
利用贝类投喂饵料脱除贝类体内重金属的方法，包括以下步骤：
(a)贝类重金属暴露与富集：将贝类分组，分别置于浓度为110μg/l的cr、cd、pb、hg离子的溶液中，暴露6d，每24h更换一次混合溶液，暴露期间不投喂饵料；
(b)贝类重金属的排除：将暴露结束的各组贝类置于新鲜的水中，每日投喂3次贝类投喂饵料，每100g贝类每次投喂0.5g贝类投喂饵料。每24h更换一次水，常温下连续曝气7d，检测贝类中的重金属含量。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、斜生栅藻和三角褐指藻的混合藻的碎片和茶多酚。缺失的海水小球藻的量用斜生栅藻和三角褐指藻按照质量比为2.5:1.5的比例补足。其他均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素酯、海藻酸钠、斜生栅藻的碎片和茶多酚。缺失的三角褐指藻和海水小球藻的量用斜生栅藻进行补足。其他均与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：一种贝类投喂饵料，包括：海藻酸钠、斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片和茶多酚。缺失的香蕉杆纤维素酯的量用海藻酸钠进行补足。其他均与实施例1相同。
对比例4
对比例3与实施例1的不同之处在于：一种贝类投喂饵料，包括：香蕉杆纤维素、海藻酸钠、斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻的混合藻的碎片和茶多酚。香蕉杆纤维素的量与实施例1中所用的香蕉杆纤维素酯的量相同。其他均与实施例1相同。
将实施例1～2和对比例1～4中脱除重金属处理的贝类烘干后进行重金属离子检测，计算重金属离子的脱除率，结果见表1。
表1
由表1中数据可见利用本发明的贝类投喂饵料对贝类中的重金属离子具有优异的脱除效果，重金属离子的脱除率最高达到90％。而将斜生栅藻、三角褐指藻和海水小球藻改换成斜生栅藻、三角褐指藻时，或制备贝类投喂饵料时不加入香蕉杆纤维素酯或仅使用香蕉杆纤维素，贝类投喂饵料的脱除贝类中重金属离子的能力显著降低。且制备贝类投喂饵料时不加入香蕉杆纤维素酯时，制备的贝类投喂饵料的循环效果差，无法实现多次循环利用。在贝类投喂饵料中不加入微藻碎片时，贝类中重金属离子的脱除率最低。因此，只有在本发明的贝类投喂饵料才能高效率的脱除贝类体内的重金属离子。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。