一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法，在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到

A method of removing Cr(VI) from water by using hyacinth in vivo combined with root tissue

The invention discloses a method for removing chromium (VI) from water by using hyacinth in vivo combined with root tissue. When the concentration of chromium (VI) in water is more than 20 mg/L, the original material of hyacinth in vitro root is used to adsorb and remove chromium (VI); when the concentration of chromium (VI) in water decreases to 20 mg/L.

【技术实现步骤摘要】
一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法
本专利技术涉及一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法。属于环境保护

技术介绍
随着国家工业规模的迅速增加，工业用水量与此同时也急速增加。特别是对于与电子产业相关的电镀印刷，其产生的废液中往往含有过量的重金属。一般电镀废液中的Cr(Ⅵ)浓度为100-200mg/L(二次废液)，其具有强的生理毒性。因此必须经过相关处理才能排放入自然环境中。其一般常采用化学、物理和生物处理方法进行元素去除。相对于化学方法，物理和生物处理方法均无需向污染水体中引入其他化学试剂，使得处理后的废液中电解质浓度较低，可杜绝对环境的二次污染。因此，需发展一些高效低成本的物理和生物处理方法，用于去除Cr(Ⅵ)。围绕上述问题，展开利用植物活体及其生物质材料进行含Cr(Ⅵ)废液的净化处理。选择的水生植物为常见的凤眼兰，其对水体中各类重金属元素(Cr，Cu，Cd，Pb等)均具有较好的富集效果。目前，人们普遍把凤眼兰当成一种可引起“生态灾难”的典型入侵物种。究其原因，凤眼兰的快速生长与利用之间存在巨大的差距。引入早期，人们将其作为动物饲料和肥料，但效果均较差。后来由于养殖业的规模化、饲料的标准化以及化肥的广泛应用使凤眼兰的应用受到抑制，从而导致大量的凤眼兰在广阔的水域疯长，给航运和水生态造成了很大的负面影响。因此，凤眼兰的高值化利用技术是解决其应用推广的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据现有技术的不足提供一种利用凤眼兰活体联合根系组织来去除水中Cr(Ⅵ)的方法。本专利技术的技术方案为：一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法，在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到<20mg/L时，采用凤眼兰活体植株富集去除Cr(Ⅵ)。所述的方法，包括以下步骤：(1)利用TXRF对含Cr(Ⅵ)污染水体进行Cr元素浓度测定；污染水体的元素浓度测定是为了分析该水体中Cr(Ⅵ)的元素浓度；(2)依照TXRF的测量数据确定污染水体中Cr(Ⅵ)的元素浓度范围，依据步骤(3)制定凤眼兰离体根部的原生材料吸附方案或凤眼兰活体植株富集的方案；(3)在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到<20mg/L时，采用凤眼兰活体植株富集去除Cr(Ⅵ)；(4)对步骤(3)中加入植物材料吸附的水体，经12小时吸附后，进行步骤(2)中的TXRF测量过程，并制定下一步的元素去除方案；(5)对步骤(3)中加入凤眼兰活体植株富集的水体，经7天的富集后，进行步骤(2)中的TXRF测量过程，并制定下一步的元素去除方案；(6)对于经步骤(4)得到的凤眼兰离体根部的原生材料吸附样品，每2小时取样测定水体和吸附材料内的Cr(Ⅵ)浓度；对于经步骤(5)得到的凤眼兰活体植株样品，每天取样测定水体和植株各组织内的Cr(Ⅵ)浓度，直至当吸附材料吸附量达到饱和或植株各组织内Cr元素浓度处于平衡状态；将TXRF测量所得归纳总结，得到的参数反馈回步骤(2)，更好的制定Cr(Ⅵ)的去除方案；(7)重复进行步骤(4)和(5)，使得最终水体内的Cr(Ⅵ)浓度达到标准，或Cr(Ⅵ)浓度无法继续降低后结束植物去除，完成整个去除流程。所述的方法，步骤(1)对含Cr(Ⅵ)的污染水体进行元素浓度测定，依据TXRF的测量所得浓度条件决定初始去除方案。所述的方法，步骤(2)中植物去除方案的制定包括：若选择吸附方案，则确定使用凤眼兰离体根部的原生材料的剂量为0.2g/100mL-0.6g/100mL，优选为0.2g/100mL，0.4g/100mL，0.6g/100mL；若选择富集方案，则确定使用凤眼兰活体植株培养密度为1株/500mL-1株/1000mL，优选为1株/500mL，1株/1000mL，富集的天数为7-9天。所述的方法，所述凤眼兰植株培养及吸附均在室温下进行，选取长江流域自然生长植株进行实验。所述的方法，所述步骤(4)和(5)中，加入新的吸附材料或者移入活体凤眼兰植株应在移除原有吸附材料后进行。所述的方法，依据所述步骤(6)中所得一系列数据，得到浓度与吸附剂量、吸附时间及浓度与培养密度、培养时间的函数拟合关系；完成一次去除过程后，依据TXRF测得此时水体中的Cr(Ⅵ)浓度，确定下一步去除方案。每2小时对吸附材料进行取样，利用TXRF测得吸附材料内的Cr(Ⅵ)浓度随时间的变化趋势如图2所示，表明达到平衡的时间与外界浓度有关。其均在约12小时内达到吸附平衡。则选取12小时为吸附过程的整体操作时间。凤眼兰离体根部的原生材料，其达到的饱和浓度与环境中Cr(Ⅵ)浓度及吸附剂量的拟合关系(见图3)如下：Dose＝0.2g/100mL；Y＝1.3692X2+13.508X(R2＝0.9855)Dose＝0.4g/100mL；Y＝1.0995X2+1.4165X(R2＝0.9771)Dose＝0.6g/100mL；Y＝0.5762X2+15.598X(R2＝0.9846)式中，X为环境中Cr(Ⅵ)浓度(mg/L)；Y为吸附材料达到饱和时的Cr元素浓度(μg/g)。凤眼兰对Cr(Ⅵ)富集系数与培养浓度的拟合关系(见图4)如下：Z＝1250.09202X-0.69331(R2＝0.99296)式中，X为环境中Cr(Ⅵ)浓度(mg/L)；Z为凤眼兰植株对Cr(Ⅵ)的生物富集系数(BCF)。本专利技术采用全反射X荧光光谱法(TXRF)作为元素的检测手段，同步检测随时间变化植物体内重金属的含量。利用全反射X荧光光谱法分析所得的数据，分别获得各浓度下材料吸附和生物富集的去除效果，建立不同浓度条件下材料吸附和生物富集对时间的响应关系。本专利技术给出了不同浓度条件下各吸附及富集过程达到饱和的时间，同时进行了循环的去除过程，最终完成水体中Cr(Ⅵ)去除。本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术是一种利用凤眼兰活体联合根系组织来去除水中Cr(Ⅵ)的方法，其明确给出了凤眼兰活体富集Cr(Ⅵ)及其根系组织吸附Cr(Ⅵ)的规律，为凤眼兰的开发利用提供了科学依据；2)本专利技术明确了凤眼兰活体的培养密度，并对根系组织不同添加剂量的吸附结果进行了探讨，给出了不同添加剂量下的吸附拟合公式，为高效利用凤眼兰提供了数据指导；3)通过循环采用凤眼兰活体联合根系组织的方法对水体中Cr(Ⅵ)的去除率明显提高；4)本专利技术最大程度上提高了凤眼兰的利用率，使得在水中不同Cr(Ⅵ)浓度下其活体及根系组织中的Cr(Ⅵ)浓度均达到当前条件下可容纳的最大值；5)本专利技术在整个去除过程中均不需要加入任何化学试剂，同时不需要对材料进行改性处理，最大程度上减少了操作难度，无任何二次污染。附图说明图1为实施例中凤眼兰活体联合根系组织去除水体中Cr(Ⅵ)的操作步骤流程图；图2为不同Cr(Ⅵ)浓度下凤眼兰离体根部的原生材料中Cr(Ⅵ)浓度随时间的变化曲线；图3为不同添加剂量条件下凤眼兰离体根部的原生材料的吸附饱和曲线；图4为不同Cr(Ⅵ)浓度下凤眼兰活体植株的生物富集因子(BCF)拟合曲线；具体实施方式以下结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法，其特征在于，在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到

【技术特征摘要】
1.一种利用凤眼兰活体联合根系组织去除水中Cr(Ⅵ)的方法，其特征在于，在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到<20mg/L时，采用凤眼兰活体植株富集去除Cr(Ⅵ)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用TXRF对含Cr(Ⅵ)污染水体进行Cr元素浓度测定；污染水体的元素浓度测定是为了分析该水体中Cr(Ⅵ)的元素浓度；(2)依照TXRF的测量数据确定污染水体中Cr(Ⅵ)的元素浓度范围，依据步骤(3)制定凤眼兰离体根部的原生材料吸附方案或凤眼兰活体植株富集的方案；(3)在水体中Cr(Ⅵ)浓度>20mg/L时，采用凤眼兰离体根部的原生材料进行吸附去除Cr(Ⅵ)；当水体中Cr(Ⅵ)浓度下降到<20mg/L时，采用凤眼兰活体植株富集去除Cr(Ⅵ)；(4)对步骤(3)中加入植物材料吸附的水体，经12小时吸附后，进行步骤(2)中的TXRF测量过程，并制定下一步的元素去除方案；(5)对步骤(3)中加入凤眼兰活体植株富集的水体，经7天的富集后，进行步骤(2)中的TXRF测量过程，并制定下一步的元素去除方案；(6)对于经步骤(4)得到的凤眼兰离体根部的原生材料吸附样品，每2小时取样测定水体和吸附材料内的Cr(Ⅵ)浓度；对于经步骤(5)得到的凤眼兰活体植株样品，每天取样测定水体和植株各组织内的Cr(Ⅵ)浓度，直至当吸附材料吸附量达到饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文宝，邵金发，张新磊，单卿，刘勇，饶盛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32