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脫除重金屬的技術(shù)方法

2010-08-15 00:51:54蔣仙瑋鐘紅茂許秀娟范潔偉
食品工業(yè)科技 2010年12期
關(guān)鍵詞:殼聚糖重金屬離子

蔣仙瑋,鐘紅茂,許秀娟,范潔偉

(中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所,廣東廣州510301)

脫除重金屬的技術(shù)方法

蔣仙瑋,鐘紅茂,許秀娟,范潔偉

(中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所,廣東廣州510301)

人類對(duì)重金屬的開(kāi)采、冶煉、加工日益增多,造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤中,引起嚴(yán)重的環(huán)境污染,進(jìn)而對(duì)生物體造成巨大危害。因此,利用各種技術(shù)方法脫除其中的重金屬是各行業(yè)都要解決的問(wèn)題。文章主要介紹了用以處理污水、污泥、瓜果蔬菜、中藥、水產(chǎn)品、果汁、植物等的重金屬脫除法,包括化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法等。此類方法在水產(chǎn)品的研發(fā)有著極其重要的作用,也為海洋食品加工利用中重金屬的脫除提供了有用的參考。

重金屬,脫除,吸附,離子交換

重金屬污染物的來(lái)源是多方面的,主要是人為造成,也有自然因素。雨水沖刷等自然運(yùn)動(dòng)使重金屬進(jìn)入到自然環(huán)境中是自然因素;而大量的重金屬是人類活動(dòng)產(chǎn)生的,大部分來(lái)自于未被處理卻直接排入到環(huán)境中的工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水,其中含有高濃度的重金屬,還有少部分來(lái)自化學(xué)品儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的意外,以及日常生活中的廢氣廢渣、垃圾處理等。重金屬污染對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、人類生活等危害嚴(yán)重,若人類食用及飲用含大量重金屬的物質(zhì),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累,體內(nèi)重金屬含量將嚴(yán)重超標(biāo),嚴(yán)重者會(huì)危及生命。以鉛和砷為代表的重金屬對(duì)人體造成的危害情況屢見(jiàn)報(bào)道,鉛及其化合物主要影響人體的神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟和血液系統(tǒng),還會(huì)影響兒童的智力發(fā)育等。砷及其化合物是有毒物質(zhì),其中砷化氫及三價(jià)砷化物毒性最強(qiáng),能造成許多生理問(wèn)題,包括皮膚癌與足部的角化。砷中毒起始表現(xiàn)為頭痛,進(jìn)一步則暈眩,若無(wú)治療,將會(huì)死亡。國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限定了食品中此類重金屬的含量,因此在食品加工業(yè),特別在研發(fā)新的食品、保健品的過(guò)程中都要考慮到重金屬的脫除。

1 重金屬的脫除方法

目前國(guó)內(nèi)外脫除重金屬的方法有多種,但是根據(jù)原材料狀態(tài)的不同而有所區(qū)別。脫除固體中重金屬的方法主要有:電極法、電磁法、化學(xué)浸提法等,脫除液體中重金屬的方法主要有:化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法等,還有針對(duì)不同生物體內(nèi)重金屬的脫除所采用的一些方法。

1.1 固體中的重金屬脫除方法

1.1.1 物理方法 物理方法主要有活性炭吸附、電極法、電磁法、浸泡法等?;钚蕴课降脑硎且?yàn)榛钚蕴烤哂形⒖装l(fā)達(dá)、比表面積高的特點(diǎn),且可以經(jīng)過(guò)改性在其內(nèi)表面上嫁接各種基團(tuán)如羰基、羧基等,改性后的活性炭吸附能力更強(qiáng),是一種優(yōu)良的重金屬吸附材料。電極法的原理是在電場(chǎng)作用下,利用電遷移、電滲析和電泳等脫除固體中的重金屬。孫銳然[1]發(fā)明了一種排除瓜果蔬菜內(nèi)重金屬和農(nóng)藥殘毒的裝置,主要包括脈動(dòng)高壓直流電源、負(fù)極體、正極體、槽體、金屬結(jié)構(gòu)和絕緣層,分別與脈動(dòng)高壓直流電源的正負(fù)極相連接的負(fù)極體和正極體相應(yīng)安置在槽體內(nèi),負(fù)極體和正極體以與外接導(dǎo)線相連接的金屬結(jié)構(gòu)為骨架,其他表面完全覆蓋絕緣層。經(jīng)檢測(cè)待處理瓜果蔬菜平均含鉛0.05mg/kg,含六六六0.02mg/kg,含DDT0.01mg/kg,經(jīng)處理瓜果蔬菜平均含鉛 0.01mg/kg,含 六 六 六 0.001mg/kg,含DDT0.000mg/kg。較好地避免了瓜果蔬菜的重復(fù)污染,分離重金屬及農(nóng)藥殘毒效果較好,實(shí)用性強(qiáng),具有較好的實(shí)施前景。電磁法的原理是由于高頻電壓產(chǎn)生電磁波,固體在電磁波的作用下產(chǎn)生熱能,使得固體中揮發(fā)性的重金屬如汞得以脫除。浸泡法是利用多相浸泡滲透壓平衡的原理來(lái)達(dá)到脫除重金屬的目的,此方法在需要處理的固體較少且重金屬含量低的情況下較適用。芮有春[2]發(fā)明了一種用于清除蔬果中有機(jī)磷殘留農(nóng)藥、生化激素及降低重金屬含量的清除劑。它由5%~10%植物提取物,10%~20%碳酸氫鈉,10%~14%碳酸鈉,60%~73%氯化鈉,1%~5%活性酶經(jīng)混合后包裝而成。將上述混合物組分加入1500~2500mL水溶解后,將蔬果浸泡在清除液中0.5h以上,再用清水洗凈殘留清除劑,蔬果中的殘留農(nóng)藥的清除率達(dá)90%以上,生化激素清除率達(dá)80%~90%以上,降解重金屬表面含量達(dá)70%~80%以上。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使用方便、成本低、無(wú)殘留、無(wú)二次污染,不會(huì)破壞蔬菜、水果中的有效營(yíng)養(yǎng)成分和口感,使用效果明顯。

1.1.2 化學(xué)方法 重金屬由不可溶態(tài)的化合物向可溶態(tài)的離子態(tài)轉(zhuǎn)化是脫除重金屬的化學(xué)方法原理[3]?;瘜W(xué)提取劑一般為無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、螯合劑以及一些無(wú)機(jī)化合物。

1.1.2.1 無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸 無(wú)機(jī)酸主要有硫酸、鹽酸和硝酸,有機(jī)酸主要有檸檬酸和草酸。酸處理后,重金屬溶出,進(jìn)入液相,可通過(guò)添加 CaO、NaOH、NaHCO3等堿性物質(zhì)或NaS、H2S、FeS等硫化物使其沉淀從而得到去除[4]。

使用檸檬酸抽提污泥中的重金屬,不僅有良好的抽提效果,而且操作條件溫和。檸檬酸是一種中強(qiáng)絡(luò)合劑,萃取過(guò)程在中強(qiáng)酸性(pH=3~5)條件下進(jìn)行,污泥中重金屬的萃取率足夠(Cu的萃取率為60%~70%,Zn的萃取率為90%~100%)[5],降低污泥中重金屬含量至法定標(biāo)準(zhǔn);由于檸檬酸可降解,污泥脫水后可直接堆肥;萃取出的重金屬可用化學(xué)沉淀法或離子交換法轉(zhuǎn)移出萃取液。因此大約有80%的檸檬酸是可回收的。

黃翠紅[6-7]等考察了利用檸檬酸去除廈門某化工廠污泥中重金屬鎘、鉛的適宜工藝條件,包括pH、檸檬酸濃度、轉(zhuǎn)速、溫度、反應(yīng)時(shí)間等??疾彀l(fā)現(xiàn),在pH3、檸檬酸摩爾濃度為0.2mol/L、轉(zhuǎn)速為200r/min、溫度為室溫、反應(yīng)時(shí)間為1d左右時(shí),污泥中鎘、鉛的最大去除率分別為91.5%和96.5%,且用此法去除其他污泥中的重金屬鎳、銅,也取得了很好的效果。

1.1.2.2 絡(luò)合劑 利用有機(jī)絡(luò)合劑來(lái)去除重金屬的原理是在一些難溶的金屬化合物中加入絡(luò)合劑后,將其轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)的金屬絡(luò)合物予以去除。較強(qiáng)的螯合劑如EDTA、NTA可與重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。溶解的重金屬可用石灰沉淀回收,或用Ca(OH)2將pH調(diào)到7.0后回收[8]。

蘇毅等[9]發(fā)明了一種羊奶果干粉中重金屬鉛的脫除工藝,該工藝是將羊奶果干粉用含脫鉛劑的水溶液在20~70℃的溫度下,攪拌處理0.5~3.0h,然后過(guò)濾,蒸餾水洗滌,干燥得到含鉛小于0.5ppm的羊奶果干粉產(chǎn)品,其中的脫鉛劑為EDTA、酒石酸鉀鈉、PAR[4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚]或鹽酸羥銨。

葉瑛等[10]以天然藥用礦物為原料,以有機(jī)酸或EDTA為萃取劑,有機(jī)酸鹽或弱堿性鹽為絡(luò)合劑進(jìn)行輔助作用,采用微波加熱的方法除去藥用礦物中的重金屬離子,降低重金屬對(duì)人體及動(dòng)物的危害,經(jīng)過(guò)此方法處理的天然藥用礦物中的總金屬含量少于10ppm。

1.1.2.3 無(wú)機(jī)化合物 三氯化鐵(FeCl3)萃取重金屬,一方面由于三氯化鐵本身具有一定的酸性,可以增加溶液的酸性,相當(dāng)于酸浸??;另一方面,氯離子可以作為配體與重金屬結(jié)合形成一定形態(tài)可溶性的絡(luò)合物,有利于重金屬在溶液中的溶解。

Zhiping等[11]將 FeCl3分別加入含固率11.29%的厭氧消化污泥和20.82%的未消化污泥中,發(fā)現(xiàn)4~7d后污泥pH降到3,Zn的去除率分別可達(dá)92%和65%,處理后的污泥Zn含量可達(dá)標(biāo)。

1.1.2.4 表面活性劑 表面活性劑是一種在低濃度下降低水和其它溶液體系表面張力的物質(zhì)。它去除重金屬的作用機(jī)理包括離子交換、溶解、電荷交換等。其中包括季氨鹽表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂等。

有實(shí)驗(yàn)結(jié)果,表明陰離子表面活性劑——十二烷基苯磺酸鈉、陽(yáng)離子表面活性劑——十二烷基硫酸鈉,在同樣條件下,在處理土壤中的重金屬鎘達(dá)到最理想的去除效果時(shí)所需的濃度不同[12]。相比之下陰離子表面活性劑——十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量濃度要求較高一些,為35~45mg/L;陽(yáng)離子表面活性劑——十二烷基硫酸鈉的要求質(zhì)量濃度較低一些,為16mg/L。且pH對(duì)表面活性劑和土壤中的重金屬鎘去除也有影響。

1.1.3 微生物法 生物淋濾早期是利用微生物來(lái)浸提礦石中重金屬的方法,它是通過(guò)微生物的新陳代謝使重金屬得到溶解。參加生物淋濾的微生物最常見(jiàn)的有氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌。

李紅玉等[13]采用的生物淋濾法去除礦物中藥中的重金屬,其方法是將中藥礦物藥物用細(xì)菌進(jìn)行處理,在細(xì)菌的作用下使礦物中藥中的不溶于水的重金屬轉(zhuǎn)為水溶性狀態(tài),再利用特異化學(xué)沉淀反應(yīng)或、和膜透析等方法除去溶液中的重金屬。

1.2 液體中的重金屬脫除方法

1.2.1 化學(xué)沉淀法 化學(xué)沉淀法是向廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)如碳酸鈉、聚鋁、氧化鐵、Fe2(SO4)3、植酸等,利用化學(xué)物質(zhì)的氧化還原、離子置換或絡(luò)合反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)生成難溶鹽,使溶液中的重金屬離子得以去除。

孫杰等[14]利用誘導(dǎo)結(jié)晶原理,以碳酸鈉為沉淀劑,使重金屬離子形成難溶鹽而在流態(tài)化的硅砂表面結(jié)晶沉積從而達(dá)到去除重金屬的目的。這種工藝操作方便,處理量大,占地面積小。而且在硅砂表面產(chǎn)生金屬沉積物,結(jié)構(gòu)密實(shí),含水率低;對(duì)反應(yīng)飽和后的硅砂可采取加酸溶解回收重金屬和水泥固化的方法,從而達(dá)到對(duì)重金屬?gòu)U水的最終無(wú)害化處理。

李艷紅等人[15]在實(shí)驗(yàn)室用聚鋁和氧化鐵做了除砷實(shí)驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)原水砷為1mg/L時(shí),每升投入0.4g三氯化鋁時(shí),可使水砷含量達(dá)到0.05mg/L,加入等量聚鋁效率相同,但三氯化鐵處理后水含鐵量明顯增加,超過(guò)了生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

戴志遠(yuǎn)、梁輝[16]發(fā)明了一種用植酸降低貽貝蒸煮液中重金屬的方法,包括在貽貝蒸煮液中按體積比加入0.7%~1.0%植酸,調(diào)節(jié)pH至8~10,加熱70~90℃反應(yīng)10~20h,2000~10000r/min離心10~60min,濾棄沉淀。本方法有效降低貽貝蒸煮液中的主要重金屬鎘和鉻的含量,較大地保持了貽貝蒸煮液中蛋白質(zhì)和總糖含量。

高嗚遠(yuǎn)[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,二烴基二硫代磷酸鹽捕集劑對(duì) Hg2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+的去除率均可達(dá)99%以上,去除率不受多種重金屬離子共存的影響。處理后廢水中Pb2+和Cu2+的含量可滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),Cd2+和Hg2+的含量可接近國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

韓懷芬等[18]合成的交聯(lián)陽(yáng)離子淀粉螯合劑對(duì)重金屬去除的選擇性排序?yàn)椋篊u2+>Pb2+>Cr2+>Cd2+。對(duì)Pb2+、Cu2+的去除率可以達(dá)到95%以上,對(duì)Cr2+、Cd2+也有較好的去除效果,是一種較好的螯合劑。

1.2.2 吸附法 吸附是固體表面對(duì)氣體或液體的吸著現(xiàn)象,利用吸附原理來(lái)脫除液體中的重金屬是一種常用的方法。所用到的吸附劑主要有腐植酸類、淀粉衍生物、殼聚糖類、沸石、改性膨潤(rùn)土等。

腐植酸類吸附法:褐煤和泥炭是一種儲(chǔ)量非常豐富的天然腐植酸類物質(zhì)[19-21]。腐植酸約占11%~77%,含有羥基、醌基、甲氧基等活性基團(tuán),是一種良好的有機(jī)離子交換劑,具有良好的吸附性能。在重金屬濃度較低時(shí),堿化褐煤對(duì)Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+均有較高的吸附效率,約80%~100%,但隨著濃度的增加,對(duì)不同重金屬的吸附選擇性也明顯表現(xiàn)出來(lái),即Pb2+>Cu2+>Cd2+>Ni2+>Zn2+?;腔置涸诮饘贊舛容^低時(shí)僅對(duì)Pb2+、Cu2+離子表現(xiàn)出顯著的吸附效果,對(duì)Cd2+、Ni2+、Zn2+離子吸附效果較差。

淀粉衍生物吸附:淀粉黃原酸酯能去除重金屬?gòu)U水中Pb2+[22],使水中Pb2+殘余量<0.10mg/L,羧甲基淀粉(CMS)亦能去除水中Pb2+[23]。

殼聚糖類吸附法:殼聚糖類是甲殼質(zhì)脫乙?;漠a(chǎn)物,甲殼質(zhì)是僅次于纖維素的第二大豐富資源[24],廣泛存在于低等動(dòng)物,特別是蟹、蝦及昆蟲(chóng)等的甲殼中,是地球上最豐富的天然高分子化合物之一。甲殼質(zhì)/殼聚糖是高性能的重金屬離子捕集劑,這主要得益于殼聚糖大分子含有大量的氨基和羥基。殼聚糖能通過(guò)分子中的氨基和羥基與 Pb2+、Cr2+、Cu2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的環(huán)狀螯合物。殼聚糖對(duì)Ag+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Co2+的配位,隨殼聚糖用量的增加,配位時(shí)間的延長(zhǎng),其配位能力增強(qiáng)。不同重金屬離子的配位能力因溶液pH的不同而存在明顯差異。一般在酸性條件下,隨著pH的增加,吸附容量增加??傊?,殼聚糖的吸附能力受重金屬離子的濃度、pH、溫度、時(shí)間及配比等因素影響,因此要根據(jù)實(shí)際情況選擇殼聚糖。

沸石吸附:機(jī)理研究表明,沸石從廢水中去除重金屬離子,多數(shù)情況下是吸附和離子交換雙重作用,隨流量增加,離子交換將取代吸附作用占主導(dǎo)地位。胡艷海等[25]用NaOH處理活化沸石,廢水中Pb2+、Cd2+、Cr2+的去除率達(dá)到97.90%以上。吸附重金屬達(dá)飽和的沸石,可用HCl溶液濃縮重金屬離子,經(jīng)NaOH溶液處理可再生利用。張暉等[26]對(duì)斜發(fā)沸石去除水中砷的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,斜發(fā)沸石經(jīng)過(guò)改性對(duì)砷有很強(qiáng)的去除能力,在pH7~8的條件下,改性沸石的吸附容量可達(dá)8.5mg/g。

改性膨潤(rùn)土吸附:彭榮華等[27]發(fā)現(xiàn)改性膨潤(rùn)土對(duì)Ni2+、Cd2+具有較好的吸附性能,pH是影響改性膨潤(rùn)土對(duì)重金屬離子吸附的重要因素,不同的金屬離子都有其適宜的pH范圍。吸附的最佳條件是pH5.0~7.0,廢水中Ni2+、Cd2+含量不大于45mg/L,攪拌時(shí)間約60min。利用改性膨潤(rùn)土吸附處理Ni2+、Cd2+含量小于45mg/L的模擬水樣,效果很好,Ni2+、Cd2+的去除率均可分別達(dá)到98.5%以上。張秀英[28]研究了膨潤(rùn)土及改性膨潤(rùn)土對(duì)水中Pb2+、Cu2+的吸附作用,改性膨潤(rùn)土的吸附效果明顯優(yōu)于天然膨潤(rùn)土。廢水在吸附溫度為30℃,pH為6,Pb2+、Cu2+的初始濃度25mg/L,吸附劑的用量為15g/L,吸附時(shí)間45min的條件下,改性膨潤(rùn)土對(duì)Pb2+、Cu2+去除率分別達(dá)到97.3%和98.2%,吸附后Pb2+、Cu2+的殘留濃度低于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 離子交換法 離子交換法是利用離子交換劑與液體中的離子發(fā)生交換作用而使離子分離的方法。離子交換劑通常是一種不溶性高分子化合物,如樹(shù)脂、纖維素、葡聚糖、醇脂糖等,它的分子中含有可解離的基團(tuán),這些基因在水溶液中能與溶液中的其它陽(yáng)離子或陰離子起交換作用。

邢文元等[29]發(fā)明了一種采用離子交換法減除沙棘果汁原料中重金屬鉛含量的方法。其利用離子交換技術(shù),采用強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂減除沙棘果汁原料中重金屬鉛含量,有效降低沙棘果原汁中鉛含量。應(yīng)用該方法處理后,產(chǎn)品中鉛含量<0.35mg/L,并保持沙棘果原汁中主要營(yíng)養(yǎng)成分,VC損失率<3%,并保持沙棘原汁營(yíng)養(yǎng)成分不變,口味清爽,口感綿軟,離子交換樹(shù)脂經(jīng)洗脫再生后可反復(fù)使用。

1.3 生物體內(nèi)的重金屬脫除方法

在飲食中投入適當(dāng)重金屬脫除劑可以脫除動(dòng)物和人體內(nèi)的重金屬,適用于動(dòng)物的重金屬脫除劑成分主要有納米蒙脫石、殼聚糖、微藻活體、海洋多糖金屬配合物等,適用于人體的重金屬脫除劑成分有液態(tài)低甲氧基果膠,而脫除植物體內(nèi)的重金屬則可利用覃菌富集重金屬離子能力強(qiáng)的特點(diǎn)將植物體內(nèi)的重金屬脫除。

許梓榮等[30]公開(kāi)了一種降低畜禽、水產(chǎn)品重金屬殘留的納米飼料添加劑的制備方法,其中主要原料為納米蒙脫石、氯化鈉和殼聚糖。該飼料添加劑可廣譜吸附鉛、鎘、砷、汞、鎳、錫和銻;表面積大,吸附能力強(qiáng);不受腸道pH的影響,能在廣泛的pH范圍下作用;添加量小,在飼料中的添加量為0.01%~0.1%;在動(dòng)物體內(nèi)無(wú)殘留;使用該飼料添加劑后可消除重金屬對(duì)畜禽、魚(yú)和蝦等動(dòng)物的毒害影響,提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、飼料轉(zhuǎn)化效率和免疫機(jī)能,降低重金屬在畜禽、水產(chǎn)品中殘留。

江天久、牛濤[31]發(fā)明了一種雙殼貝類體內(nèi)重金屬的凈化方法。該凈化方法是把雙殼貝類暫養(yǎng)在水溫為22~28℃、鹽度為12‰~32‰、保持連續(xù)充氣的砂濾天然海水中,多次向砂濾天然海水中投放微藻活體進(jìn)行凈化處理2~31d。采用該發(fā)明對(duì)雙殼貝類進(jìn)行凈化,貝類體內(nèi)的重金屬排出率可達(dá)40%~50%,達(dá)到食用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。該發(fā)明的凈化方法操作簡(jiǎn)單,凈化成木低,不影響產(chǎn)品的品質(zhì)和口味。

徐恒等[32]發(fā)明了一種利用覃菌處理高富集重金屬植物的技術(shù),其將高富集重金屬植物作為栽種覃菌的培養(yǎng)基料,當(dāng)覃菌菌體成熟后,采收菌體并經(jīng)處理得到富含重金屬離子的蕈菌漿液,再采用化學(xué)電泳或/和螯合沉淀方法將覃菌漿液中的重金屬離子去除。該發(fā)明利用覃菌作為生物反應(yīng)器,充分利用覃菌富集重金屬離子能力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短、栽培技術(shù)成熟且易于實(shí)施的特點(diǎn),通過(guò)結(jié)合化學(xué)電泳、螯合沉淀等簡(jiǎn)單成熟的化學(xué)方法可從根本上拔除植物體內(nèi)重金屬,可清除修復(fù)植物體內(nèi)80%~90%的重金屬污染離子。

汪東風(fēng)等[33]制備出一種具有脫重金屬殘留的多糖配合物,其將鋅、鎂、鐵、鈣溶于醋酸溶液中,充分混勻后加入海洋多糖,反應(yīng)若干小時(shí),待完全溶解后調(diào)節(jié)pH,即得海洋多糖金屬配合物。將該配合物添加到魚(yú)、貝類暫養(yǎng)或凈化水中或添加到餌料,繼續(xù)暫養(yǎng)或凈化5d后貝類體內(nèi)鎘、鉛元素殘留率下降達(dá)50%。

章有余等[34]發(fā)明了一種防治重金屬中毒的保健食品、飲料及加工方法,其將柑橘皮或含果膠的水果、蔬菜經(jīng)檸檬酸提取、濃縮、食用堿中和、滅菌即得液態(tài)低甲氧基果膠,再將其按比例加入到現(xiàn)有技術(shù)的食品、飲料中。體內(nèi)的重金屬鉛、鎘、鉻、汞、鎳、鋇等與低甲氧基果膠形成結(jié)合物從糞便中排除,從而達(dá)到預(yù)防和治療重金屬中毒的作用,長(zhǎng)期使用無(wú)毒副作用。

2 總結(jié)及展望

文章中提到的重金屬脫除方法各有優(yōu)劣。其中利用有機(jī)酸脫除固體中的重金屬較有前景,其pH為3~4,較為適中,且去除率高,處理后容易回收,不易造成二次污染。液體中重金屬的脫除,主要采用添加螯合劑或吸附劑的方法,作者使用天然沸石粉對(duì)海藻提取液中的重金屬進(jìn)行脫除,實(shí)驗(yàn)表明,天然沸石粉對(duì)砷的吸附能力較強(qiáng),能夠有效脫除其中的砷。生物體內(nèi)重金屬的脫除則要視生物種類而定,對(duì)于水產(chǎn)品、畜禽類一般向其飼料、餌料或水中加入能夠脫除重金屬的添加劑如殼聚糖、微藻活體等。對(duì)于植物體中的重金屬,可以從其根源出發(fā)即阻止土壤中的重金屬進(jìn)入植物體內(nèi),這就利用到脫除土壤中重金屬的方法如電極法,亦可利用蕈菌對(duì)重金屬的高富集性脫除植物體內(nèi)的重金屬。飲料中重金屬的脫除則可利用強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,保健品、食品中則可通過(guò)添加低甲氧基果膠既可用于預(yù)防重金屬中毒,也可治療重金屬中毒。

隨著環(huán)境污染日益加劇,重金屬污染已廣泛存在于各種行業(yè),各種食品藥品的原料亦受到嚴(yán)重污染,因此重金屬的脫除方法是食品藥品加工中的共性關(guān)鍵技術(shù),具有相當(dāng)重要的利用價(jià)值。而目前用于食品藥品中脫除重金屬的方法尚不夠成熟,探索一種操作簡(jiǎn)便、安全性高、不影響食品藥品成分和功效且能廣泛應(yīng)用于食品藥品中的重金屬脫除技術(shù)是今后發(fā)展的主要方向。

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Technology for removal of heavy metal

JIANG Xian-wei,ZHONG Hong-mao,XU Xiu-juan,F(xiàn)AN Jie-wei
(South China Sea Institute of Oceanology,Chinese Academy of Science,Guangzhou 510301,China)

The increasing of exploitation,melting and processing of the heavy metals results in the infusion of a lot of heavy metals,such as lead,mercury,cadmium,cobalt,etc.,into the atmosphere,water and soil,causing serious environmental pollution and further injury to living creatures.Hence,it is necessary to deal with the heavy metals using a variety of technological ways and finally remove them.Chemical precipitation methods,adsorption methods,ion exchange methods and other removal methods of the heavy metals which were contained in sewage,sludge,fruits and vegetables,Chinese medicine,aquatic products,fruit juices and plants were introduced in the paper.These methods not only play an important role in the research and development of aquatic products,but also provide a useful reference to the removal of heavy metals in the processing and utilization of the marine food. Key words:heavy metal;removal;adsorption;ion exchange

TS201.1

A

1002-0306(2010)12-0393-05

2009-11-17

蔣仙瑋(1985-),女,碩士研究生,研究方向:海洋資源研究與開(kāi)發(fā)。

廣東省科技項(xiàng)目(2007A020300008-5);廣西科技項(xiàng)目(07DJ101001);廣東省中國(guó)科學(xué)院全面戰(zhàn)略合作計(jì)劃項(xiàng)目(20090926)。

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