一种去除水中热原物质的新方法与流程

文档序号:12850242阅读:1261来源:国知局

本发明属于给水深度处理和特殊行业供水的微生物安全领域,具体涉及一种使用赖氨酸修饰的磁性纳米粒子吸附水中的热原物质,然后收集纳米粒子进行臭氧氧化处理,彻底将热原物质去除的新方法。



背景技术:

热原(pyrogen),是指能引起人或动物体温升高的物质,是一种蛋白质、类磷脂及类脂多糖的复合物。人体注入微量热原物质可引起热原反应,在给药1h左右出现寒颤、出汗、体温升高、恶心呕吐等,严重者甚至昏迷、虚脱,乃至危及生命。医疗用水如注射用水、血液透析用水、及制药用水等,一般直接用于人体,水质要求较为严格。但是,在经过反渗透、离子交接、超滤等给水深度处理工艺过程时,因系统较为复杂、管道较长,很容易滋生细菌。因此,控制特殊供水系统内细菌热原污染具有重要意义。现去除热原的主要方法有吸附法、离子交换法、及超滤膜法,这些方法各具特点。例如,活性炭吸附法能去除大部分热原,但是会吸附部分药液;阴离子树脂可交换热原,但易饱和,须经常再生;即使效果最佳的超滤膜法,也会出现细菌聚集于滤膜表面产生细胞碎片造成污染的问题。

因此,亟待开发一种具有高效去除能力、成本低、无二次污染的彻底去除给水深度处理和特殊行业供水中热原物质的新方法。



技术实现要素:

赖氨酸修饰的磁性纳米粒子,比表面积大、吸附能力强、成本低、再生简单,可高效吸附水中的热原物质。而且该粒子具有磁性,易于收集。后续再用臭氧氧化处理以彻底去除热原,是一种高效、安全、无二次污染的新方法。

赖氨酸修饰的磁性纳米粒子,可高效吸附中的热原物质,结合臭氧氧化处理,可彻底去除热原。

与现有的去除热原方法比较,本发明的优点在于高效吸附性、低成本、无二次污染。

本发明涉及的磁性纳米粒子是采用化学共沉淀法合成fe3o4磁性纳米粒子,而且在其表面用赖氨酸修饰。用赖氨酸修饰的磁性纳米粒子吸附热原物质后,进行磁分离。最后集中采用臭氧氧化处理去除热原。

本发明具体的实施步骤:

(1)化学共沉淀法合成fe3o4磁性纳米粒子:取10.8417gfecl3·6h2o和3.9817gfecl2·4h2o溶于150ml去氧去离子水,室温下通入n2保持无氧状态,逐滴加入20ml浓度为10mol/l的naoh溶液,30min内滴加完成。快速搅拌1h后升温至90℃,继续搅拌1h。反应结束后,将反应液冷却至室温后,用磁铁棒进行磁分离。用去离子水和乙醇洗涤至中性,室温下真空干燥48h获得fe3o4磁性纳米粒子;

(2)赖氨酸修饰纳米粒子表面制成fe3o4@lys:取200mg干燥的fe3o4磁性纳米粒子和4ml缓冲液a(0.003mol/l磷酸、0.1mol/lnacl,ph约为6)加入50ml锥形瓶。再加入1ml用缓冲液a配制的浓度为0.025g/l的碳二亚胺盐酸盐,超声反应10min。最后加入5ml用缓冲液a配制的浓度为80g/l的赖氨酸,反应60min。反应产物用磁分离,注射器移去上清液。分别用去离子水和90%的乙醇漂洗固体颗粒3~5次;

(3)fe3o4@lys磁性纳米粒子吸附热原实验:用1ml0.9%nacl注射液溶解细菌内毒素国家标准品,涡旋振荡混匀15min。取10mgfe3o4@lys纳米粒子加入10ml无菌生理盐水,超声5min分散。加入热原溶液,使其终浓度为1000eu/ml、100eu/ml、10eu/ml。然后将反应液置于200rpm的摇床振荡吸附1h至平衡,磁分离吸附剂,注射器转移上清液;

(4)动态浊度法定量检验上清液热原去除效果:

标准曲线制作:用0.9%的nacl注射液稀释细菌内毒素国家标准品,制备梯度稀释的工作液(10、1、0.1、0.05、0.01),每个浓度作3个平行。取0.1ml稀释液分别加入预先加有0.1ml东方鲎试剂的反应管,混合均匀,插入细菌内毒素测定仪进行检测。记录反应管在波长405nm处达到95%透光率达限时间,样品的达限时间和所含内毒素活性成负相关。以平均达限时间的对数为纵坐标,以内毒素活性的对数为横坐标绘制标准曲线,得到线性回归方程。当r≥0.980时,试验有效;

样品测定:将上清液按梯度稀释,加入预先加有0.1ml东方鲎试剂的实验管,混合均匀,插入细菌内毒素测定仪检测。根据标准曲线确实样品内毒素活性;

去除率=ti×ni/t0×n0

其中,ti为吸附后样品含细菌内毒素的量,ni为吸附后样品稀释的倍数,t0为吸附前样品含细菌内毒素的量,n0为吸附前稀释的倍数;

(5)收集纳米粒子,采用臭氧氧化处理去除热原:采用磁分离收集纳米粒子,加入1~3mg/l臭氧,接触15~20min。

去除效果

活性炭去除率

超滤法去除率

fe3o4@lys磁性纳米粒子去除率

实验结果表明,采用fe3o4@lys磁性纳米粒子可以高效吸附去除热原物质,当原液热原浓度为1~100eu/ml时,均可达到去除率99%。较常规的活性炭和超滤法有更高的吸附去除率,成本低,无二次污染。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种给水深度处理和特殊行业供水中热原物质的新方法。使用赖氨酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子吸附水中的热原物质,然后收集纳米粒子进行臭氧氧化处理,彻底将热原物质去除。Fe3O4磁性纳米粒子由FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O在无氧条件用化学共沉淀法合成。与现有的活性炭吸附法和超滤膜法等比较,赖氨酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子比表面积大,可以大容量高效吸附热原、成本低、可再生。而且,纳米粒子具有磁性,易于收集后集中将热原氧化处理,无二次污染,安全可靠。

技术研发人员:于鑫;林文芳;王春明
受保护的技术使用者:中国科学院城市环境研究所
技术研发日:2016.04.27
技术公布日:2017.11.03
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