全 文 ：第 35 卷第 5 期
2014 年 10 月
华 北 水 利 水 电 大 学 学 报(自 然 科 学 版)
Journal of North China University of Water Ｒesources and Electric Power (Natural Science Edition)
Vol. 35 No. 5
Oct． 2014
收稿日期:2014 － 10 － 09
基金项目:南京大学国家重点实验室开放基金(PCＲＲF12016) ;华北水利水电学院博士启动基金(000802)．
作者简介:李 翀(1989—) ，女，山东曲阜人，硕士研究生，主要从事水处理技术方面的研究．
帖靖玺(1976—) ，男，河南郑州人，副教授，博士，主要从事水处理技术方面的研究．
DOI:10． 3969 / j． issn． 1002 － 5634． 2014． 05． 021
辣木籽蛋白对水中浊度的去除研究
李 翀1，黄 鑫2，宋盼辉1，刘鹏飞1，帖靖玺1
(1．华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450045;2．华北水利水电大学 水利学院，河南 郑州 450045)
摘 要:采用盐溶与盐析相结合的方法提取了辣木籽油渣中的蛋白质．红外光谱结果证明了提取物中蛋白质的存
在，考马斯亮蓝法确定蛋白浓度为 222 mg /L．研究辣木籽蛋白提取液对水浊度的去除效果．结果表明，去除
效果受原水温度和 pH 值的影响较小，对中高浊度(90 ～ 280 NTU)水的去除效果好，而对低浊度(20 ～
30 NTU)水的去除效果较差;辣木籽蛋白提取液对水质影响很小．
关键词:辣木籽;蛋白质;浊度;水质
中图分类号:X131． 2 文献标识码:A 文章编号:1002 － 5634(2014)05 － 0085 － 04
混凝剂是现代水处理中应用最为广泛的药剂之
一，既可用于自来水生产以去除原水中的浊度和色
度等感官指标，也可用于含重金属、染料、氟、油
类［1 － 4］等废水的处理．目前，使用广泛的无机混凝剂
主要有铁盐和铝盐混凝剂，有机高分子混凝剂主要
有聚丙烯酰胺系列． 这些混凝剂在水处理中效果良
好，但同时都存在不同程度的缺陷，如铝盐可能引起
大脑损伤和铝性贫血等疾病;铁盐则有较强腐蚀性，
故对设备要求较高，且三价铁离子可与水中腐殖质
等有机物形成水溶性污染物，使自来水产生颜色，影
响自来水品质;聚丙烯酰胺的单体则存在生物毒
性［5］．其他的天然高分子混凝剂，如淀粉类、半乳甘
露聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类及动物骨
胶类则由于电荷密度小，分子量低，易于生物分解等
缺点，无法被大规模应用．因此，寻找新型、安全、无
毒、高效的混凝剂就显得十分重要．
辣木是一种典型的热带多功能速生树种，其叶、
花、果、根和辣木油富含多种矿物质、维生素;嫩叶
尖、嫩豆荚及根作为蔬菜和食品有增进营养的功
能［6］;壮龄辣木的叶、花、成熟果及根具有医疗保健
功能［7］;辣木籽还具有优良的净水效果，其中所含
的植物蛋白是一种天然的混凝剂，能够有效去除水
中的浊度，同时对水中的微生物以及重金属等也有
良好的去除效果［8 － 9］．
1 材料与方法
1． 1 模拟浊度水
将 60 g 高岭土加入 300 mL 自来水中，用高效
快速湿式球磨机(KM － I 型，湘潭华丰仪器制造有
限公司)球磨 15 min 后，将研磨浆液用自来水定容
至 1 000 mL备用． 正式试验时，采用自来水将上述
浆液稀释至所需浊度． 采用 0． 1 mol /L 的 NaOH 和
HCl溶液进行浊度水 pH值的调整．
1． 2 辣木籽油渣中蛋白的提取
首先将辣木籽油渣(云南辣木生物科技有限公
司提供)在 40 ℃烘箱中烘干 8 h．然后，采用家用粉
碎机将辣木籽油渣粉碎后过 80 目筛，然后与
0． 5 mol /L硫酸铵溶液按 1∶ 100(W∶ V)的比例混合，
在 40 ℃的磁力搅拌器(DF － I 型，常州博远实验分
析仪器厂)中搅拌 20 min后，用 0． 45 μm滤膜过滤．
向滤液中缓慢加入粉末状(NH4)2SO4(控制滤液中
盐的最终饱和度为 80%) ，同时进行磁力搅拌，加完
后继续搅拌 10 min，混合液在 4 000 rpm 离心机
(800B型，上海安亭科学仪器厂)中离心 10 min，弃
去上清液，沉淀用蒸馏水清洗 3 次后加入截留分子
量为 3 500 D(Dalton道尔顿)的透析袋，透析袋密封
后放入盛有 1 L 蒸馏水的大烧杯中，定期更换蒸馏
水并从烧杯中取出水样，向其中加入 1%的 BaCl2 溶
液，直至水样中没有白色沉淀时，停止透析． 将透析
袋中的液体取出并定容至 100 mL，采用考马斯亮蓝
法测定最终的蛋白含量．具体流程如图 1 所示．
图 1 辣木籽油渣提取工艺流程图
1． 3 混凝试验
将盛有 500 mL浊度水的烧杯置于混凝试验搅
拌器(ZＲ4 － 6 型，深圳润水工业技术发展有限公
司)上，加入一定量的辣木籽蛋白提取液，开始混凝
搅拌．设定混合搅拌 3 min，速度 200 r·min －1，混凝
搅拌 15 min，速度 40 r·min －1 ． 搅拌结束后开始计
时，在沉淀时间为 30 ～ 180 min 时，从烧杯液面下
2 cm处取样，测定样品浊度．改变初始浊度，辣木籽
蛋白的投加量，pH值和水温，重复上述试验，考察上
述因素对浊度的去除效果． 以上所有试验均做 3 组
平行，同时以不加任何絮凝剂的浊度水为对照．选择
其中一组，取试验结束时水样用 0． 45 μm 滤膜过滤
后测定其 CODMn和硝态氮浓度．
1． 4 测试分析方法
辣木籽蛋白提取液中的蛋白浓度采用考马斯亮
蓝法测定(UVmini － 1240 型，岛津企业管理(中国)
有限公司) ;溶液浊度采用便携式浊度仪(SGZ － B
型，上海悦丰仪器仪表有限公司)测定;溶液的 pH
值采用台式 pH计(PHS － 3C 型，上海理达仪器厂)
测定;水温采用水银温度计测定;辣木油渣提取物的
官能团采用傅里叶红外光谱仪测定(Nicolet 5700，
美国 Thermo Nicolet公司) ;水中的 CODMn和硝态氮
浓度按照国标法检测［10］．
2 结果与分析
2． 1 提取物的红外光谱分析
提取物的红外光谱谱图如图 2 所示． 其中，
2 923 cm －1和 2 851 cm －1为脂肪酸中 CH2 的对称和
非对称振动;1 655 cm －1为 C O的伸缩振动(酰胺
I带) ;1 543 cm －1为 CN的伸缩振动和 NH的弯曲振
动(酰胺 II带)［11］．说明提取物中蛋白质存在．采用
考马斯亮蓝法测定的蛋白质浓度为 222 mg /L．
图 2 辣木籽油渣提取物红外图谱
2． 2 沉淀时间的影响
沉淀时间对浊度去除效果的影响如图 3 所示．
初始浊度为 150 NTU，温度为 30 ℃，pH值为 8．
图 3 沉淀时间的对浊度去除效果的影响
由图 3 看出，浊度随沉淀时间的延长而下降，两
个体系浊度的下降规律不同． 空白体系的浊度随沉
淀时间的延长均匀下降;投加了 0． 5，1． 0 mL的辣木
蛋白提取液后，浊度则在沉淀的前30 min内急剧下
降，之后缓慢下降，1． 0 mL 辣木籽蛋白投加量的去
除效果最好．这是因为，辣木籽蛋白提取液中含有大
量蛋白质，这些蛋白质的等电点(pH 值)为 10 ～
11［12］，在试验设定的 pH 值条件下，蛋白质带正电
荷，能够通过吸附 －电性中和作用沉淀水中的高岭
土颗粒．试验体系的剩余浊度在 90 min 以后基本趋
于稳定，选取 90 min为最佳沉淀时间．
2． 3 pH值的影响
溶液初始 pH 值对浊度去除的影响如图 4 所
示．初始浊度为 180 NTU，温度为 30 ℃，辣木籽蛋白
提取液投加量为 0． 1 mL．由图 4 可知，在 pH 值为 7
时辣木籽蛋白对浊度的去除效果最差，去除率为
92． 8%，pH值为 6 和 8 时的去除率分别为 96． 0%和
94． 2% ．鉴于试验用水的 pH 值接近于 8，所以选取
8 作为后续研究用水的 pH值．
图 4 pH值对浊度去除的影响
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2． 4 温度的影响
溶液温度对浊度去除的影响如图 5 所示．采用
初始浊度为 180 NTU 的浊度水，在不同温度下分别
投加 0． 1 mL辣木籽蛋白提取液．由图 5 可见，辣木
籽蛋白对浊度的去除受温度的影响不大． 溶液温度
在 10，20，30 ℃时，去除率分别为 94． 6%，95． 9%，
93． 8% ．因此，在其他试验条件情况不变的情况下，
温度对辣木籽蛋白提取液去除水中浊度的影响
较小．
图 5 温度对浊度去除的影响
2． 5 投加量和初始浊度的影响
不同辣木籽蛋白投加量对不同浓度浊度水去除
效果的影响如图 6 所示，温度为 30 ℃ ．
图 6 辣木籽蛋白用量和初始浊度对浊度去除的影响
对于低浊度(20，30 NTU)水，投加 0． 2 mL辣木
籽蛋白提取液，静置 90 min 后，浊度分别降至
12． 2 NTU和 14． 4 NTU，投加 1． 0 mL 时浊度分别降
至 11． 6 NTU和 11． 0 NTU． 随辣木籽蛋白投加量的
增加，浊度的去除率基本呈上升趋势，30 NTU 的浊
度水投加 0． 2 ～ 1． 0 mL蛋白，去除率从 52． 2%增加
到 63． 4%，20 NTU的浊度水去除率从 38． 8%增加
到 47． 2% ．
对于中浊度(90，120，150 NTU)水，投加 0． 2 mL
的辣木籽蛋白提取液，静置 90 min 后，对浊度的去
除率分别为 83． 9%，87． 1%，91． 1% ．随着投加量的
增加，去除率也相应增加，投加 0． 2 ～ 1． 0 mL的辣木
籽蛋白去除率增加幅度分别为 5． 8%，3． 3%，
1． 9% ．辣木籽蛋白提取液对中浊度水去除效果影响
明显大于低浊度水，但随着蛋白投加量的增加，中浊
度水去除率的增加幅度小于低浊度水，去除效果基
本稳定．
对于高浊度(180，240，280 NTU)水，分别投加
0． 2，0． 4，0． 6，0． 8，1． 0 mL的辣木籽蛋白提取液，静
置 90 min后，180 NTU 试验组浊度分别降为 10． 3，
11． 4，8． 2，9． 1，7． 3 NTU，去除率分别为 94． 28%，
93． 67%，95． 46%，94． 93%，95． 93% ．随着辣木籽蛋
白投加量的增加，240，280 NTU 的试验组浊度去除
率分别从 96． 4%增加到 96． 9%和从 95． 6%增加到
98． 7% ．辣木籽蛋白提取液对中高浊度水的去除效
果高于低浊度水．
2． 6 辣木籽蛋白提取液对处理水水质的影响
作为混凝剂，在高效净水的同时，应尽可能减少
对处理水质的影响． 辣木籽蛋白提取液主要成分为
有机物，如果处理水中有较多的残留，则容易造成处
理水变质，并产生异味;同时辣木籽蛋白提取液中含
有硝酸盐［13］，高浓度的硝酸盐会危害饮用者的健
康．因此，选取高锰酸盐指数和硝态氮作为衡量指
标，考察辣木籽蛋白投加进水体后对水质的影响，其
结果如图 7 所示，初始浊度为 180 NTU，温度为
30 ℃ ．
图 7 辣木籽蛋白对水质的影响
由图 7 可知，辣木籽蛋白提取液用量为 0 mL的
对照体系经过滤后 CODMn的含量为 5． 21 mg /L;而
投加 0． 2 mL 的辣木籽蛋白提取液后，处理水中
CODMn的浓度最低，为 3． 60 mg /L，其余投加量下
CODMn的浓度均为 3． 92 mg /L．可以看出，处理水中
的 CODMn均低于对照体系，说明辣木籽蛋白提取液
在有效去除水中浊度的同时，并不会增加水中有机
物的含量．
硝态氮的含量变化则随辣木籽蛋白提取液投加
量的增加变化趋势并不大，基本处于稳定值．空白对
照组经过滤后硝态氮的含量为 3． 06 mg /L;而投加
0． 2 ～ 1． 0 mL 的辣木籽蛋白提取液后，硝态氮含量
最低为 2． 99 mg /L，最高为 3． 32 mg /L，符合生活饮
用水卫生标准 GB 5749—2006 中自来水厂出水指标
(硝酸盐(以 N计，mg /L)小于 10 mg /L)． 用辣木籽
78第 35 卷第 5 期 李 翀，等: 辣木籽蛋白对水中浊度的去除研究
蛋白去除浊度对水质的影响较小．
3 结 语
采用盐溶 +盐析法制备的辣木籽蛋白提取液中
蛋白含量为 222 mg /L．以高岭土模拟的浊度为目标
污染物，考察辣木籽蛋白对浊度的去除效果．结果表
明:温度和 pH 值对上述提取液去除水中浊度的影
响较小;辣木籽蛋白适合用来处理中、高浊度水，而
对低浊度水去除效果不够理想;辣木籽蛋白对处理
的水质影响较小，可能是由于其去除水中浊度的机
理是吸附 －电性中和作用的原因．
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Ｒemoval of Turbidity from Water by Proteins Extracted from Moringa Oleifera Seed
LI Chong1，HUANG Xin2，SONG Pan-hui1，LIU Peng-fei1，TIE Jing-xi1
(1． School of Environmental and Municipal Engineering，North China University of Water Ｒesources and Electric Power，
Zhengzhou 450045，China;2． School of Water Conservancy，North China University of Water
Ｒesources and Electric Power，Zhengzhou 450045，China)
Abstract:A combination of salting-in with salting-out was used to extract proteins from moringa oleifera seed presscake． FTIＲ spec-
troscopy had revealed the existence of proteins in moringa oleifera seed presscake and the protein concentration was 222 mg /L deter-
mined by the Bradford method． The protein extracting solution of moringa oleifera seed was used to remove turbidity from water and the
removal effect was studied． The results indicate that the influence of temperature and pH of the raw water on turbidity removal effect
was slight，and the effect was better on the removal of medium and high turbidity (90 ～ 280 NTU)than on the removal of the low tur-
bidity (20 ～ 30 NTU)． The protein extracting solution of moringa oleifera seed had little negative effect on the quality of treated water．
Key words:moringa oleifera seed;protein;turbidity;water quality
(责任编辑:蔡洪涛)
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