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        高鐵酸鉀去除農(nóng)藥殘留的研究進(jìn)展

        2020-02-19 11:10:52李佳利
        云南化工 2020年7期
        關(guān)鍵詞:酸鉀多菌靈殺菌

        李佳利,高 冬,孫 璐,武 林

        (寧夏理工學(xué)院,寧夏 石嘴山 753000)

        我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)產(chǎn)品種類豐富,產(chǎn)量高,除了滿足國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品需求,還遠(yuǎn)銷海外。但我國也是一個(gè)生產(chǎn)和使用農(nóng)藥最多的國家,農(nóng)藥殘留問題始終威脅著人們的健康甚至污染地下水[1]。人類感染這些農(nóng)殘化合物,就可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)中毒、內(nèi)分泌失調(diào)、基因突變和罹患癌癥等[2]。隨著農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的不斷發(fā)展,農(nóng)殘檢測(cè)也更快速、便捷和準(zhǔn)確,以致于人們對(duì)于食物中的農(nóng)藥殘留“談虎色變”。從而,眾多研究者們致力于研究去除農(nóng)藥殘留的方法,尋求一種綠色、快速、安全的農(nóng)殘?zhí)幚矸椒ㄓ兄匾睦碚摵同F(xiàn)實(shí)意義。

        目前應(yīng)用廣泛的農(nóng)藥分為兩大類:有機(jī)磷類農(nóng)藥(如樂果、敵百蟲及敵敵畏等)和氨基甲酸酯類農(nóng)藥(如涕滅威、混滅威等)。農(nóng)業(yè)部先后發(fā)布公告,這兩大類中有21種被列為高毒農(nóng)藥,禁止銷售和使用。但農(nóng)戶一味追求殺蟲效果,噴施各類高中毒農(nóng)藥,使農(nóng)殘問題依然嚴(yán)重。

        1 農(nóng)殘?zhí)幚矸椒?/h2>

        根據(jù)處理農(nóng)藥的類型和處理原理的不同農(nóng)藥除殘的方法多種多樣。例如,電解法、超聲波清洗法、微生物降解法及臭氧和高鐵酸鉀氧化法等等。肖偉等[3]使用堿性電解水對(duì)西蘭花進(jìn)行浸泡,通過酶抑制法進(jìn)行農(nóng)殘檢測(cè),浸泡2 min時(shí),農(nóng)殘的處理效果達(dá)到最優(yōu)。孫花等[4]以茄子和番茄為研究材料,探索了超聲波清洗對(duì)于農(nóng)殘的處理效果,研究發(fā)現(xiàn),最優(yōu)超聲波清洗條件為超聲波功率500 W,清洗時(shí)間5 min,清洗溫度10℃。在此條件下,超聲波處理對(duì)茄子、番茄中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留去除率分別可達(dá)96.2%、98.1%。余姝僑等[5]利用大腸埃希氏菌光控基因表達(dá)系統(tǒng)降解多菌靈農(nóng)殘,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),異源多菌靈水解酶基因可通過光控機(jī)制被超表達(dá),生產(chǎn)的多菌靈水解酶在溶液和土壤樣品中具有降解多菌靈農(nóng)藥殘留的活性。陳立新[6]使用臭氧對(duì)甲胺磷、敵敵畏和樂果進(jìn)行降解,浸泡15 min,3種農(nóng)藥的降解率可達(dá)58.05%、64.51%、50.81%。

        以上農(nóng)藥除殘的方法,均存在成本高,操作繁復(fù),除殘帶來二次污染等缺點(diǎn)。而高鐵酸鉀除殘因成本較低,方法簡(jiǎn)單,除殘過程快速、綠色且無二次污染而有著廣泛的應(yīng)用前景。

        2 高鐵酸鉀應(yīng)用農(nóng)殘?zhí)幚硌芯?/h2>

        高鐵酸鉀,化學(xué)式為K2FeO4,F(xiàn)e的化合價(jià)達(dá)到了六價(jià)。酸性條件下,其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)達(dá)到了2.2V,比臭氧(標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為2.07V)還要高;堿性條件下,其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為0.72V。所以,無論是酸性條件還是堿性條件下,高鐵酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑,被廣泛用于廢水處理。它集氧化、絮凝、吸附、沉淀、消毒、滅菌、脫色、除臭等八大功能為一體,是綠色、新型、高效的水處理劑,但將高鐵酸鉀應(yīng)用于農(nóng)藥除殘的研究相對(duì)較少。

        劉紅玉等[7]采用高鐵酸鉀對(duì)菠菜中三種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),以600mg/L高鐵酸鉀處理的降解效果最好,可使菠菜中敵敵畏、毒死蜱和樂果的降解率達(dá)到72.43%、87.15%和75.45%。陽如春等[8]使用高鐵酸鉀處理敵敵畏,通過乙酰膽堿酯酶抑制法測(cè)定農(nóng)殘含量,為避免高鐵酸鉀溶液的堿性對(duì)乙酰膽堿酯酶的抑制作用,使用CO2作為中和劑,效果穩(wěn)定。結(jié)果表明在20~80 mg/L的敵敵畏水溶液中加入800mg/L的K2FeO4處理15 min,可使敵敵畏含量降低到0.05 mg/L以下,且擁有良好的殺菌效果。實(shí)驗(yàn)表明,高鐵酸鉀對(duì)綠膿桿菌有很好的滅殺效果,200 mg/L的高鐵酸鉀水溶液作用5 min,殺菌率可達(dá)100%;1000 mg/L高鐵酸鉀和0.9%氯化鈉溶液復(fù)配后,對(duì)金黃色葡萄球菌作用20 min,其殺滅率可達(dá)到99.96%。

        3 高鐵酸鉀的其他應(yīng)用領(lǐng)域

        高鐵酸鉀會(huì)與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體,氫氧化鐵可吸附水中的懸浮物并放出氧氣,離子方程式為:4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑;高鐵酸根離子具有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,憑借其優(yōu)良的特性,廣泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。仇麗君等[9]采用K2FeO4與H2O2聯(lián)用處理高濃度環(huán)丙沙星廢水,當(dāng)H2O2與 K2FeO4物質(zhì)的量比為4∶1時(shí),環(huán)丙沙星去除率高達(dá)85%以上。賈世超等[10]采用高鐵酸鉀氧化-絮凝處理苯酚廢水。采用實(shí)驗(yàn)室自制高鐵酸鉀為氧化劑,對(duì)水中對(duì)硝基苯酚的氧化條件進(jìn)行降解,降解率達(dá)到80%以上。利用高鐵酸鉀對(duì)水中的重金屬離子Cr(Ⅵ)進(jìn)行處理,研究表明,在最優(yōu)條件下,Cr(Ⅵ)的去除率可達(dá)84.41%。

        4 結(jié)語

        中國人口眾多,耕地趨緊,農(nóng)藥在控制病蟲害、保障作物產(chǎn)量和質(zhì)量、滿足消費(fèi)需求上作出了巨大貢獻(xiàn)。但使用不當(dāng),造成農(nóng)殘超標(biāo),就會(huì)對(duì)人的生命健康產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響。在降解農(nóng)殘的過程中,高鐵酸鉀中的Fe(Ⅵ)被還原為Fe(Ⅲ)或Fe(Ⅱ),會(huì)生成絡(luò)合物,產(chǎn)生吸附、絮凝、電中和和網(wǎng)捕等正向作用,同時(shí),具有殺菌消毒的效果。降解農(nóng)殘的方法多種多樣,但高鐵酸鉀憑借高氧化性和良好的絮凝作用,以及分解產(chǎn)物不構(gòu)成二次污染,在去除農(nóng)藥殘留的領(lǐng)域潛力巨大。

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