专利名称：利用辐照降解水体中微囊藻毒素－lr的方法
技术领域：
本发明涉及一种降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，具体地说是利用辐照对水体中的微囊藻毒素-LR进行降解的方法，属水处理领域。
背景技术：
水体富营养化引起的蓝藻水华爆发，已经成为国内外普遍关注的环境问题。蓝藻优势藻种为微囊藻属，其大量繁殖不仅导致水质下降，而且还能产生微囊藻毒素(Microcystins，简写为MC)。其中存在最普遍，含量相对较多且急性毒性最大的是LR型，其中L、R分别代表亮氨酸、精氨酸。滇池、太湖、巢湖等水体均发现含有微囊藻毒素，对人群健康构成了潜在危害。流行病学调查显示，我国江苏海门、启东和广西扶绥的原肝癌发病率相当高与当地居民长期饮用含微囊藻毒素的池塘或河流水有关，浙江海宁地区大肠癌的发病率也与饮用的河滨水、池塘水的藻毒素含量存在正相关关系。
目前，各国一般还没有制定强制性的饮用水中微囊藻毒素含量标准，已有的标准一般也只针对MC-LR含量。我国在2001年修订并实施的《生活饮用水水质卫生规范》中已将MC-LR列为非常规监测项目，确定MC-LR的最高浓度为1.0μg/L。《中华人民共和国国家标准》(GB3838-2002)在集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值中，列出的微囊藻毒素-LR标准值也为1.0μg/L。
微囊藻毒素性质稳定，煮沸后不失活，不挥发，不与酸碱反应。并且，微囊藻毒素在水中的自然降解十分缓慢，一般水处理工艺的混凝、沉淀、煮沸都不能破坏它的毒性，必须采用一些新的水处理方法。现有的方法存在不是存在去除率低，就是存在成本高、操作复杂、容易带来二次污染、难以推广应用等一系列问题，故提供一种成本低、去除率高、操作简易、无二次污染的新的微囊藻毒素-LR处理方法，成为国内外研究的热点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种利用辐照的方法降解水体中的微囊藻毒素-LR的方法，是一种高效节能型的水处理技术。
本发明的技术方案是一种利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，采用γ射线或高能电子束对含有微囊藻毒素-LR的水体进行辐照处理，将水体中的微囊藻毒素-LR降解。
本发明中采用放射性核素60Co或137Cs衰变时放射出的γ射线，其中高能电子束由高能电子加速器产生。辐照剂量越高，降解率越高；其中γ射线或高能电子束的辐照剂量不低于0.1KGy，辐照剂量最佳为0.1～10KGy。
在处理的水体中加入能产生CO32-的物质，对辐照效果有促进作用。如果水体中原有CO32-的浓度较高，对辐照效果也会有促进作用。在其它条件相同的情况下，碳酸根浓度越高，降解率越高，处理效果越好。
本发明中所讲的水体主要指江河湖泊的自然水、水源地水、生活用水及医用用水等。提高水体中CO32-的浓度可以通过多种途径，如在处理的水体中加入K2CO3、Na2CO3等碳酸盐，使其溶解后电离出CO32-离子，可增加水体中CO32-的浓度。
随着人们对饮用水质量要求的提高，藻毒素污染越发引起人们的关注。开发一种降解微囊藻毒素的新技术就变得越来越迫切，将辐射应用于此类物质的处理就是在这种形势下产生的。
放射性原子衰变时放射出的γ射线具有相当强的贯穿力，工业上最常见的辐照源是放射性核素60Co和137Cs，用于水和水泥的处理。利用辐照技术对废水进行处理的研究已在国外进行了较长时间，研究表明γ射线对含重金属的废水，含酚废水、含氰废水、工业含蒽、醌染料废水均有很好的处理效果。对于γ射线应用于含微囊藻毒素水体的处理目前国内外相关报道很少。
高能电子束和γ射线进入水体发生的反应基本相同，当高能电子束或者γ射线进入水体后，在10-7秒内与水分子发生如下反应生成各种活性物质 括号内的数值表示每吸收100eV的能量时，水中产生的各种自由基的数量。辐照就是利用γ射线或高能电子束进入水体的瞬间与水分子反应产生活泼的自由基eaq-、OH·、H·等对废水进行处理。这些自由基OH·，H·，eaq-都是高活性物质，能迅速与水体中的有机物反应，从而达到降解转化有机物的目的。由于反应产生的OH·和eaq-数量基本相当，所以污染物的去除可以是氧化作用也可以是还原作用，这主要取决于污染物的浓度、化学结构和水质条件。OH·是典型的氧化剂，其标准氧化还原位高达2.80V，仅次于氟(2.87V)，是目前已知可在水处理中应用的最强的氧化剂，它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，且OH·与水中绝大多数有机物的反应速度常数均在108～1010M-1·s-1数量级范围，与有机物反应主要是加成作用和提氢反应。加成作用主要是和含有不饱和键的有机物，如含烯键和芳环的有机物。提氢反应主要是和饱和脂肪族化合物和许多不饱和化合物反应，如醛类和酮类有机物。
本发明的优点在于目前对于微囊藻毒素-LR的降解和去除国内外进行了大量研究，但还没有特别理想的方法。而辐照是唯一能够同时在水体系中产生浓度即高又近乎相等的强氧化剂和强还原剂的技术。
与其它传统处理方法相比，辐照技术有以下优点反应中产生的自由基OH·的标准氧化还原位高达2.80V，仅次于氟(2.87V)，是目前已知可在水处理中应用的最强的氧化剂，而且OH·与水中绝大多数有机物的反应速度常数均在108～1010M-1·s-1数量级范围；作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应；OH·无选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和矿物盐，不会产生二次污染；由于它是一种物理—化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降解10-9M-1·S-1级的污染物；它既可以作为单独处理，又可以与其它处理过程相匹配，以降低成本，满足处理要求；反应条件温和，是一种高效节能型的水处理技术。
具体实施例方式
实施例1含0.776μg/L的微囊藻毒素-LR的水体，经源强度为500000Ci60Co射线进行辐照，在1KGy的辐照剂量下，微囊藻毒素-LR可达到75％以上的降解率。
实施例2在实施例1中的辐照剂量改为5KGy，对微囊藻毒素-LR可达到90％以上的去除率。
实施例3在实施例1中的辐照剂量改为10KGy，对微囊藻毒素-LR可达到100％的去除率。
实施例4在实施例1中的辐照剂量改为0.1KGy，对微囊藻毒素-LR可达到5％左右的去除率。
实施例5在实施例1中的辐照剂量改为10.5KGy，对微囊藻毒素-LR可达到100％的去除率。
实施例6在实施例1中的辐照采用1.5MeV，50mA的高能电子加速器产生的高能电子束，在1KGy的辐照剂量下，微囊藻毒素-LR可达到70％以上的降解率。
实施例7在实施例6中的辐照剂量改为5KGy，对微囊藻毒素-LR可达到85％以上的去除率。
实施例8实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中，水体中分别加入10-3mol.L-1Na2CO3情况下，对辐照效果会有促进作用。
实施例9实施例1、实施例2、实施例3中，水体中分别加入10-3mol.L-1K2CO3情况下，微囊藻毒素-LR的降解率可提高5％左右。
权利要求
1.一种利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，采用γ射线或高能电子束对含有微囊藻毒素-LR的水体进行辐照处理，将水体中的微囊藻毒素-LR降解。
2.根据权利要求1所述的利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，其中采用放射性核素60Co或137Cs衰变时放射出的γ射线。
3.根据权利要求1所述的利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，其中高能电子束由高能电子加速器产生。
4.根据权利要求1、2或3所述的利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，其中辐照剂量不低于0.1KGy。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，其中辐照剂量为0.1～10KGy。
6.根据权利要求5所述的利用辐照降解水体中微囊藻毒素-LR的方法，在处理的水体中加入能产生CO32-的物质。
全文摘要
本发明提供一种利用辐照的方法降解水体中的微囊藻毒素－LR的方法，是一种高效节能型的水处理技术。本发明利用辐照降解水体中微囊藻毒素－LR的方法，采用γ射线或高能电子束对含有微囊藻毒素－LR的水体进行辐照处理，将水体中的微囊藻毒素－LR降解。
文档编号C02F1/00GK1648057SQ20051003764
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月7日 优先权日2005年1月7日
发明者郑正, 张继彪, 杨光俊, 冯景伟, 帖靖玺, 周培国, 喻晓, 牟艳艳, 杨林锋, 钟云 申请人:南京大学