專利名稱：復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子水質(zhì)凈化劑及磁聚清除藻華的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種水質(zhì)凈化劑(磁聚清除藻華的方法)，具體是一種用于除去江河湖泊等水體中藻類的水質(zhì)凈化劑。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)的江河湖海的藻類泛濫已引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，大面積的藻類爆發(fā)，嚴(yán)重破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，不僅影響了水體景觀，影響了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，而且藻毒性已構(gòu)成對(duì)人類生存環(huán)境的威脅。僅赤潮給沿海造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)數(shù)十億元之多，因此藻類的爆發(fā)已經(jīng)成為一種災(zāi)害。目前較流行的除藻方法大致可歸結(jié)為物理法、化學(xué)法以及生物法。
物理法物理方法(如高壓電離，高壓脈沖，交變強(qiáng)磁場(chǎng)，紫外線，超聲波等)則是以電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，改變進(jìn)入水體或水體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，達(dá)到殺傷、殺滅藻類及分解、吸附水體中雜質(zhì)，達(dá)到凈化水系的目的。該優(yōu)點(diǎn)不破壞水體、無(wú)殘留，但物理殺傷是等量關(guān)系，殺傷生命體越大，耗量越多，殺傷越多所耗能量越多，水質(zhì)雜質(zhì)越多，耗能越多。另外包括機(jī)械法或人工打撈水藻以及采取挖泥的方法，前者只能作為簡(jiǎn)易的輔助手段，根本不能從根本上解決問(wèn)題，而且耗費(fèi)大量人力物力，效果甚微。
化學(xué)法主要是采用各種化學(xué)除藻劑，其效果最顯著，但也最具有危險(xiǎn)性，所以使用時(shí)要非常慎重，嚴(yán)格按照要求的用量操作，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。因?yàn)檫@些除藻劑的化學(xué)成分均為易溶性的銅化合物，或者螯合銅類物質(zhì)，這些化合物對(duì)魚類水草等水族生物產(chǎn)生一定程度的傷害甚至導(dǎo)致死亡，并且有致癌作用，還會(huì)產(chǎn)生其他的一些不可預(yù)測(cè)的不良后遺癥。
生物法物修復(fù)除藻劑是針對(duì)處理富營(yíng)養(yǎng)化水體的十幾種活性微生物和相應(yīng)的酶，是一種全天然的純生物制劑，對(duì)水體中的水生生物以及人類等不產(chǎn)生任何危害及副作用，產(chǎn)品一旦投入水體，產(chǎn)品中的微生物迅速活化與水中的藻類競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)源，從而使藻類缺乏營(yíng)養(yǎng)死亡，沉入水底，越來(lái)越多的微生物繼續(xù)降解死亡的藻類，直至消滅，使水體變清。但生物法特別是生態(tài)修復(fù)的方法對(duì)于小范圍、固定區(qū)域內(nèi)藻華的防治是重要的方法。但這類方法往往需要事先投入巨大的人造工程，以創(chuàng)造并控制抑制藻華所需水生植物(如沉水植物在透明度低或缺乏適當(dāng)?shù)啄嗟乃纂y以生存)或動(dòng)物生存的條件，因而見效慢、成本高，較難普遍適用于大面積、突發(fā)性藻華的治理。
近來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究指出，使用天然無(wú)毒廉價(jià)的黏土凝聚除藻可能是最有希望治理這一環(huán)境污染的方法。其中，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和青島科技大學(xué)材料與環(huán)境科學(xué)學(xué)院都分別進(jìn)行了殼聚糖改性對(duì)粘土絮凝去除銅綠微囊藻的影響，及殼聚糖與天然粘土礦物海泡石復(fù)配凝聚水體中銅綠微囊藻的研究。天然粘土礦物對(duì)銅綠微囊藻具有良好的吸附作用，再?gòu)?fù)配上殼聚糖絮凝劑，通過(guò)殼聚糖的吸附架橋和電性中和雙重作用，形成的絮體進(jìn)一步網(wǎng)捕水體中的小絮體，使形成的絮體粗大、致密，沉降速度快，處理后的水清澈。
上述的每種除藻方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但粘土除藻的主要不足是只是將藍(lán)藻吸附后沉降到水底，降到水底的藻類還是活著的，依舊會(huì)存活并在一定時(shí)期內(nèi)大量繁殖；其次，降到水底的藻類處于缺氧狀態(tài)，如果腐爛后，會(huì)釋放出硫化氫氣體及藻毒素，而藻毒素是無(wú)法分解的，在水體中擴(kuò)散后會(huì)導(dǎo)致底棲生物和孢子生物被悶死滅亡，嚴(yán)重的造成底泥缺氧，造成二次污染和生物死亡甚至放出有害氣體，進(jìn)一步破壞水體生物鏈，治標(biāo)不治本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子水質(zhì)凈化劑及磁聚清除藻華的方法，該凈化劑及方法既能有效地吸附凝聚藻類，同時(shí)有可以通過(guò)外磁場(chǎng)的作用迅速將藻移出水體，徹底地避免了二次污染的可能性。既一邊利用殼聚糖的粘結(jié)架橋和電中和的雙重作用絮凝藻細(xì)胞，一邊利用磁粉的磁響應(yīng)性，在外磁場(chǎng)的作用下快速地富集藻細(xì)胞，運(yùn)出湖區(qū)，以求使這些含氮、磷的物質(zhì)盡可能多的移出水體，使水體富營(yíng)養(yǎng)化的可能性降到最低，從而快速有效地解決了除藻之后的打撈難題，同時(shí)用酶法生物降解打撈物，使磁粉得以分離、回收和再利用，減少水處理的成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案是復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子水質(zhì)凈化劑，其特征在于是磁粉與殼聚糖溶液混合得到的磁性殼聚糖溶液。
所述的凈化劑，其特征在于是將磁粉與0.1～1.2mg/mL的殼聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合制得磁性殼聚糖溶液。
所述的凈化劑，其特征在于所述的磁粉粒度為80-300目。
一種磁聚清除藻華的方法，其特征在于將磁性殼聚糖溶液加入到藻液中，通過(guò)殼聚糖的吸附架橋和電性中和雙重作用絮凝藻細(xì)胞，再利用磁粉的磁響應(yīng)性，在外磁場(chǎng)的作用下快速清除水體中藻類等有害物質(zhì)。
所述的方法，其特征在于所述的磁性殼聚糖溶液是磁粉與殼聚糖溶液混合得到。
所述的方法，其特征在于所述的磁性殼聚糖溶液是將磁粉與0.1～1.2mg/mL的殼聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合得到。
所述的方法，其特征在于磁性殼聚糖溶液在水中的濃度為20mg/L～4mg/L。
經(jīng)試驗(yàn)證明，在使用一定量磁性殼聚糖溶液(簡(jiǎn)稱CS-M)的情況下，可使藻個(gè)數(shù)由4.80×106個(gè)/mL降為2.8×103個(gè)/mL，去除率達(dá)到99.94％；濁度由130NTU降到0.00NTU，去除率達(dá)100％；葉綠素a從164.5μg/L降到0.0μg/L(用常規(guī)方法無(wú)法檢測(cè)到)，去除率達(dá)100％。
本發(fā)明的凈化劑能快速吸附或中和水中有害物質(zhì)，提高水體透明度，保持水質(zhì)穩(wěn)定，酸堿平衡。在外磁場(chǎng)的作用下快速地富集藻細(xì)胞，解決了除藻之后的打撈問(wèn)題，杜絕了二次污染的可能發(fā)生。同時(shí)用酶法生物降解打撈物，使磁粉得以分離、回收和再利用，從而減少處理成本。該處理劑高效廣譜，速度快，安全性能高，過(guò)量投入不會(huì)產(chǎn)生任何毒副作用，可完全替代各種水處理劑，是一種新型安全環(huán)保的綠色產(chǎn)品，本品不但有凈水作用，還有除臭、脫色等作用。該方法的制備工藝簡(jiǎn)單，成本經(jīng)濟(jì)，在海洋赤潮和湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化等領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明首先配制磁性殼聚糖溶液。將磁粉與0.1～1.2mg/mL的殼聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合制得磁性殼聚糖溶液。然后加入20mg/L～4mg/L的磁性殼聚糖溶液到藻溶液中，通過(guò)殼聚糖的吸附架橋和電性中和雙重作用絮凝藻細(xì)胞，最后利用磁粉的磁響應(yīng)性，在外磁場(chǎng)的作用下快速清除水體中藻類等有害物質(zhì)。利用該方法可使藻個(gè)數(shù)由4.80×106個(gè)/mL降為2.8×103個(gè)/mL，去除率達(dá)到99.94％；濁度由130NTU降到0.00NTU，去除率達(dá)100％；葉綠素a從164.5μg/L降到0.0μg/L(用常規(guī)方法無(wú)法檢測(cè)到)，去除率達(dá)100％。
權(quán)利要求
1.復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子水質(zhì)凈化劑，其特征在于是磁粉與殼聚糖溶液混合得到的磁性殼聚糖溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈化劑，其特征在于是將磁粉與0.1～1.2mg/mL的殼聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合制得磁性殼聚糖溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈化劑，其特征在于所述的磁粉粒度為80-300目。
4.一種磁聚清除藻華的方法，其特征在于將磁性殼聚糖溶液加入到藻液中，通過(guò)殼聚糖的吸附架橋和電性中和雙重作用絮凝藻細(xì)胞，再利用磁粉的磁響應(yīng)性，在外磁場(chǎng)的作用下快速清除水體中藻類等有害物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的磁性殼聚糖溶液是磁粉與殼聚糖溶液混合得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的磁性殼聚糖溶液是將磁粉與0.1～1.2mg/mL的殼聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的方法，其特征在于磁性殼聚糖溶液在水中的濃度為20mg/L-4mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6或7所述的方法，其特征在于可應(yīng)用于海洋赤潮和湖泊藻華的治理等領(lǐng)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子水質(zhì)凈化劑及磁聚清除藻華的方法，它是先將磁粉分散在殼聚糖溶液中制得磁性殼聚糖溶液，然后將適量的磁性殼聚糖溶液加入到藻液中，通過(guò)殼聚糖的吸附架橋和電性中和雙重作用絮凝藻細(xì)胞，最后利用磁粉的磁響應(yīng)性，在外磁場(chǎng)的作用下快速清除水體中藻類等有害物質(zhì)。本發(fā)明的方法能快速吸附或中和水中有害物質(zhì)，提高水體透明度，保持水質(zhì)穩(wěn)定，酸堿平衡。在外磁場(chǎng)的作用下快速地富集藻細(xì)胞，解決了除藻之后的打撈問(wèn)題，杜絕了二次污染的可能發(fā)生。同時(shí)用酶法生物降解打撈物，使磁粉得以分離、回收和再利用，從而減少處理成本。該凈化劑高效廣譜，速度快，安全性能高，過(guò)量投入不會(huì)產(chǎn)生任何毒副作用，可完全替代各種水處理劑，是一種新型安全環(huán)保的綠色產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C02F1/48GK1824611SQ20061003815
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者王相勤, 柳丹, 余增亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所