去除植物汁液中重金属离子的方法技术

本发明专利技术提供一种去除植物汁液中重金属离子的方法，是通过使用含亲水性连接臂的亚胺基二（亚甲基亚磷酸）型螯合树脂Ｃ去除重金属离子。该方法能够高效、迅速、便捷地将植物汁液中存在形式复杂的重金属离子同时除去，是具有工业化前景的环保产业的发展方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及使用含亲水性连接 臂的亚胺基二(亚甲基亚磷酸)型螯合树脂，对植物汁液中重金属离子进行去除的方法。
技术介绍
近30年来我国经济的迅猛发展造成了严重的环境污染。重金属残留是最严重的 污染形式之一。化学上把密度大于4.5克/立方厘米的金属称为重金属。原子量大于55的 金属一般为重金属。铜、铅、锌、铁、钴、镍、铬、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金和银等是主 要的重金属元素。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动必需的微量元素，但是大部分重金属 如汞、铅、镉等对人体都是有害的，而且所有重金属超过一定浓度时都具有很强的毒性。重 金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要是由于采矿、废气排放、污水灌溉 和使用重金属制品等人为因素所致。重金属将土壤、大气和水体污染以后，将进入食物链， 最终进入人体。由于生物放大效应，食物链从低级向高级的进展过程中，重金属等有害物质 的含量越来越大。重金属离子在人体内的蓄积将给人体带来难以修复的损伤，剂量大时会 直接导致死亡。在“世界十大污染事件”中，“水俣病”事件和“痛痛病”事件分别是由重金 属汞和镉引起的。重金属残留造成的巨大危害已经使得人们不得不正视它的存在、并努力 寻找解决办法。由于土壤和水体被重金属污染，植物的种植和栽培毫无疑问将受到影响。与人 类生活密切相关的水果和蔬菜同样不能幸免。以苹果为例，据对我国苹果主产地——山东 地区出产的苹果的研究分析表明氟、汞和铬的检出率为100%，铅、锡、砷的检出率均超过 93%，汞、铅和锡的超标率分别为1.47%、11.29%和8.06%。水果和蔬菜中的重金属主要 来源于土壤、灌溉用水、施用的农药和肥料、水果和蔬菜自身对重金属的富集以及工业生产 中“废水、废气、废渣”的污染。水果和蔬菜中的重金属超标直接影响到了果汁、蔬菜汁等相 关产业。果汁和蔬菜汁还存在在加工过程中被重金属污染的可能。随着农业科技的最新成果不断应用于生产，我国水果和蔬菜的单产和总产量不断 创出历史新高。果汁和蔬菜汁已经称为我国重要的产业。据统计，我国苹果浓缩汁的产量 已经占到世界总产量的40%以上，出口量占世界贸易总量的一半以上。因此，果汁和蔬菜 汁中的重金属残留必需引起足够的重视。国家标准局颁布的《果、蔬汁饮料卫生标准》(GB 19297-2003)明确规定了重金属的限量指标为砷(As)彡0. 2mg/kg、铅(Pb)彡0. 05mg/kg、 铜(Cu) <5.0mg/kg。此外，国家标准局还就具体的果汁颁布了具体的标准，其中也对重金 属限量进行了明确的限定。目前一般采用和吸附法、螯合树脂法离子交换处理法等方法去除果汁或蔬菜汁中 的重金属离子。吸附法是利用吸附剂的独特结构，通过表面吸附、表面电相互作用或形成表面氢 键等形式将果汁或蔬菜汁中的重金属离子除去的方法。常用的吸附剂有活性炭纤维、膨润 土和大孔吸附树脂等。螯合树脂去除法是利用改性高分子树脂上的含有氧、氮、硫等元素的官能团能与 果汁或蔬菜汁中的重金属离子形成稳定的螯合物的原理来达到去除重金属离子的目的。常 用的螯合型树脂包括苄亚胺二乙酸型螯合树脂、巯基型螯合树脂、胺基型螯合树脂、苄胺基 磷酸型螯合树脂和负载有三价铁离子和/或三价镧离子的苄胺基磷酸型螯合树脂。离子交换处理法是利用离子交换剂去除重金属离子的方法。离子交换是靠交换剂 自身携带的能自由移动的离子与被处理的果汁或蔬菜汁中的重金属离子进行交换来实现 的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基团对重金属离子的亲和能 力。多数情况下被处理溶液中的重金属离子是先被吸附、再被交换。因此，离子交换剂具有 吸附、交换双重功效。常用的离子交换剂有离子交换树脂、离子交换纤维和沸石等。随着生物化学理论和技术的不断进步和创新，目前已经出现了生物体借助化学作 用去除重金属离子的方法。该方法的机理可能是细胞外富集/沉积、细胞表面吸附或络合、 细胞内富集等。去除重金属离子的过程可能包括静电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还 原反应等各过程。上述用来去除果汁或蔬菜汁中的重金属离子的方法都存在或多或少的缺点，这些 缺点限制了它们在实际生产中的推广和应用。对于吸附法而言，果汁和蔬菜汁中的有效成份较易被吸附、重金属离子较难被吸 附等原因使得吸附法的应用受到了很大的限制。当使用活性碳纤维和膨润土为吸附剂时， 果汁或蔬菜汁容易产生二次污染；当使用大孔吸附树脂为吸附剂时，吸附速率和洗脱速率 都比较慢，效率低下。同时，吸附剂的再生循环不易实现。对于螯合树脂法来说，其缺点在于第一，含氧、氮、硫等杂原子的官能团直接与树 脂本体相连。因为含杂原子的官能团大多具有一定的空间结构，这使得所开发的官能团化 螯合树脂的官能度受到了一定的限制，从而限制了螯合树脂的螯合容量；第二，目前所开发 的螯合树脂产品，本体一般是疏水性较强的聚苯乙烯等结构，这使得与其直接相连的含杂 原子的官能团在水中的溶解度受到了限制。由于需要去除的重金属离子一般是水溶性的， 官能团水溶性差将会影响杂原子和重金属离子的螯合作用，从而降低树脂的螯合效率。对于离子交换处理法而言，离子交换剂一般都呈现出一定的酸碱性，这对果汁或 蔬菜汁中的有效成份具有一定的破坏作用；离子交换剂本身携带的电荷也有可能对果汁或 蔬菜汁中的有效成份产生影响，可能是引起果汁或蔬菜汁后混浊的原因之一。这就限制了 离子交换法在去除果汁或蔬菜汁中的重金属离子方面的应用。对生物化学方法而言，主要问题是去除重金属元素的理论尚不成熟、对参与金属 络合的细胞组分构成及生物合成过程不清楚、缺乏重金属元素被吸附或络合的动力学数 据、无法进行过程设计和放大以及经济衡算等。这些问题使得利用生物化学方法去除重金 属离子的方法尚难走出实验室。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以克服现在技术的 缺陷。本专利技术通过对现有的螯合树脂的结构进行分析，找到了影响树脂螯合容量和螯合 效率的原因，成功地开发出了一种含亲水性连接臂的亚胺基二(亚甲基亚磷酸)型螯合树脂C，并将上述螯合树脂C用于去除植物汁液中的重金属离子，结果表明，螯合树脂C能够将 植物汁液中的存在形式较为复杂的重金属元素同时去除。本专利技术提供一种，通过使用含亲水性连接臂的 亚胺基二(亚甲基亚磷酸)型螯合树脂C去除重金属离子。其中，所述含亲水性连接臂的亚胺基二(亚甲基亚磷酸)型螯合树脂C是通过向 交联氯甲基化聚合物导入式(I)所示的官能团而制得；<formula>formula see original document page 5</formula> (I)式中，x为-nhch2ch2-、-nhch2ch2ch2ch2ch2ch2-、-nhch2ch2nhch2ch2-、-nhch2ch2nhch2 ch2nhch2ch2-或-nhch2ch2ch2ch2ch(cooh)-。 优选地，所述交联氯甲基化聚合物为芳香环上含有氯甲基的交联聚合物。更优选地，所述芳香环上含有氯甲基的交联聚合物为交联氯甲基化聚苯乙烯树 脂。本专利技术，包括下述步骤从交联氯甲基化树脂 A出发，与有机胺反应得到树脂B;将树脂B与亚磷酸、多聚甲醛反应，得到含亲水性连接臂 的亚胺基二(亚甲基亚磷酸)型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除植物汁液中重金属离子的方法，其特征在于，使用含亲水性连接臂的亚胺基二（亚甲基亚磷酸）型螯合树脂Ｃ去除重金属离子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高源，许峰，
申请(专利权)人：北京欧凯纳斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]