(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211272233.8 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市大 学城外环西 路230号 (72)发明人 周宏钰　刘建军　文宇婷　莫宇聪　 闫兵　 (74)专利代理 机构 北京高航知识产权代理有限 公司 11530 专利代理师 覃钊雄 (51)Int.Cl. B01J 20/20(2006.01) B01D 15/08(2006.01) G01N 23/2273(2018.01) G01N 30/02(2006.01)G01N 30/72(2006.01) (54)发明名称 基于生物炭对铬砷毒性的调控方法和评估 方法 (57)摘要 本发明提供一种基于生物炭对铬砷毒性的 调控方法和评估 方法， 属于重 金属毒性调控技术 领域， 包括以下步骤： (1)将香蕉皮清洗后烘干、 粉碎， 制得香蕉皮粉末； (2)在流动氮气下， 将所 述香蕉皮粉末以5 ‑15℃1111升温至300 ‑800℃， 保温2‑5h制得生物炭； (3)将所述生物炭加入铬 或砷的金属离子溶液中进行吸附； (4)以去离子 水洗涤步骤(3)的吸附产物至洗涤液无金属离子 检出， 冻干， 制得复合物。 本发明利用香蕉皮为生 物质原料制备得到的生物炭， 与Cr或As离子接触 后将其部分转变为低毒价态进而降低重金属毒 性， 进而能够特异性针对生物体相同元素不同价 态重金属进行有效预防和解毒。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115532228 A 2022.12.30 CN 115532228 A 1.基于生物炭对铬砷毒性的调控方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将香蕉皮清洗后烘干、 粉碎， 制得香蕉皮粉末； (2)在流动氮气下， 将所述香蕉皮粉末以5 ‑15℃1111升温至300 ‑800℃， 保温2 ‑5h制得 生物炭； (3)将所述 生物炭加入铬或砷的金属离 子溶液中进行吸附； (4)以去离 子水洗涤步骤(3)的吸附产物至 洗涤液无金属离子检出， 冻干， 制得复合物。 2.根据权利要求1所述的基于生物炭对铬砷毒性的调控方法， 其特征在于， 步骤(2)所 述氮气的流速为10 ‑301L1111。 3.根据权利要求1所述的基于生物炭对铬砷毒性的调控方法， 其特征在于， 步骤(3)所 述金属离 子溶液的浓度为10 0‑3001g1L。 4.根据权利要求1所述的基于生物炭对铬砷毒性的调控方法， 其特征在于， 步骤(3)所 述吸附的条件为在室温和摇速10 0‑180rp1下摇动5 ‑8h。 5.基于生物炭对铬砷毒性的评估方法， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑4之一所述的调控 方法， 还包括以下步骤： (5)通过XPS法测定所述复合物表面吸附金属离子 的价态， 通过LC ‑ICP‑MS方法检测所 述复合物在释放体系中的释放 价态。 6.根据权利要求5所述的基于生物炭对铬砷毒性的评估方法， 其特征在于， 所述释放体 系为培养基或人工溶酶体溶 液。 7.根据权利要求6所述的基于生物炭对铬砷毒性的评估方法， 其特征在于， 所述培养基 为1640培养基。 8.根据权利要求6所述的基于生物炭对铬砷毒性的评估方法， 其特征在于， 所述人工溶 酶体溶液的制备 方法包括以下步骤： 将氯化钠6.420g、 氢氧化钠12.000g、 柠檬酸41.600g、 氯化钙0.194g、 七水磷酸钠 0.358g、 硫酸钠0.0 78g、 六水合氯化镁0.212g、 甘油0.118g、 二水合柠檬酸钠0.154g、 酒石 酸 二水合钠0.180g、 乳酸钠0.170g、 丙酮酸钠0.072g和甲醛2.0001L溶解在去离子水中， 并定 容至4001L， 使用时稀释。 9.根据权利要求5所述的基于生物炭对铬砷毒性的评估方法， 其特征在于， 还包括以下 步骤： (6)模型细胞培 养； (7)将所述复合物与吸附等 量的金属离 子暴露于模型细胞并检测细胞存活率。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115532228 A 2基于生物炭对铬砷毒性的调控方 法和评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及重金属毒性调控技术领域， 具体涉及 一种基于生物炭对铬砷毒性的调 控方法和评估方法。 背景技术 [0002]生物炭(BC)是一种由生物质在缺氧条件下燃烧产生 的碳质材料。 近年来， BC因其 独特的理化性能， 特别是在去除持久性金属方面， 成为环保领域的一颗耀眼的明星 材料。 BC 被认为是一种 具有成本效益、 环境友好和可持续的吸 附材料， 在有效去除环境中的铬和砷 等有毒元素方面具有非凡的潜力。 [0003]砷(As)俗称砒， 是一种广泛存在于自然界的非金属元素， 可通过自然过程释放到 环境中， 如富含砷的矿物的风化、 生物活动和火山爆发。 在水环境中， 砷以多种形式存在， 无 机砷主要是亚砷酸盐(As(III))和砷酸盐(As(V))， 有机砷主要是二甲基砷酸(DMA)、 单甲基 砷酸(MMA)和砷甜素。 砷 毒性巨大， 是极强的致癌物质之一， 长期摄取会增加皮肤、 肾脏、 肺、 肝脏、 膀胱的功能障碍以及一些心血 管疾病和糖尿病的发病率。 [0004]铬(Cr)是商业上应用的一种重要元素， 主要来源于电镀、 制 革、 纺织等工业过程， 在地表水和地下水中被广泛检测到。 污染水土中的铬主要为三价(Cr(III))和六价(Cr (VI))物种， 铬也是是一种已知的致癌物， 在生物系统中可能是一种 诱变剂和致畸剂， 不易 被生物降解， 处 理难度大， 是普遍存在的污染物。 [0005]环境中BC的丰度较高， 与不同种类的Cr和As接触的概率很高， BC既作电子供体又 作电子受体， 容易与Cr或As相互作用， 从而 可能改变其价态， 影响毒性， 然而， 目前还没有关 于BC调控不同价态的Cr或As的毒性的系统研究。 [0006]同时， 由于BC对金属污染物的强大吸附能力以及对相同元素不同价态金属的转 化， 这对影响金属离子的毒性至关重要。 生物炭由于其复杂的组分与重金属的复合毒性机 制十分复杂， 现有的毒性评估方法主要是利用各种生物模型， 例如细胞模型， 动物模型， 类 器官模型评价去急性毒性和慢性毒性效应， 这种 方法往往实验周期长、 涉及伦理问题以及 过度消耗人力物力 资源， 因此， 提供一种 可简单评估生物炭调控相同元素不同价态金属离 子的复合毒性的方法是非常有必要的。 发明内容 [0007]针对上述问题， 本发明通过生物炭对Cr/As重金属的调控， 通过LC ‑ICP‑MS以及XPS 和生物炭金属离子在细胞内环境状态模拟液人工溶酶体液中的金属离子释放实验区快速 评估生物炭对金属离子(Cr/As)的调控， 提供一种基于生物炭对铬砷毒性的调控方法和 评 估方法。 [0008]本发明的目的采用以下技 术方案来实现： [0009]一种基于生物炭对铬砷毒性的调控方法， 包括以下步骤： [0010](1)将香蕉皮清洗后烘干、 粉碎， 制得香蕉皮粉末；说　明　书 1/4 页 3 CN 115532228 A 3