專利名稱：改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物環(huán)保材料領(lǐng)域，具體是改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法。
背景技術(shù)：
近年來，我國(guó)湖泊水體藻華頻繁爆發(fā)，并且愈演愈烈，給人類生產(chǎn)生活造成不便，嚴(yán)重影響了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，已經(jīng)成為一種生態(tài)災(zāi)難。引起藻華暴發(fā)的主要營(yíng)養(yǎng)元素是水體中的氮、磷，特別是磷起到關(guān)鍵性的作用。目前較流行的清除藻類水華方法大致可歸結(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)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，不能從根本上解決問題，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。 生物法生物修復(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。 以上幾種方法，雖然在一定程度上對(duì)水華能起到緩解的作用，但它們存在成本高、操作不便或者造成二次污染等問題，成為制約它們大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。 凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產(chǎn)于沉積巖和風(fēng)化殼中，呈白色、灰白色、青灰色、灰綠色或弱絲絹光澤，土質(zhì)細(xì)膩，有油脂滑感，質(zhì)輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強(qiáng)，濕時(shí)有粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散，懸浮液遇電介質(zhì)不絮凝沉淀。因產(chǎn)地不同，凹凸棒石粘土的組成略有不同，一般而言，凹凸棒石原土中含有70_80%的凹凸棒石，10-15 %的蒙脫石和海泡石以及其他的粘土， 4-8 %的石英，1-5 %的方解石或者白云石，在加工的過程中非粘土成分被去除。因此，最終的產(chǎn)品中含有85_90%的凹凸棒石。1940年W. F. Bradley首次提出了凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)模型。凹凸棒石的基本構(gòu)造單元是由平行于碳軸的硅氧四面體雙鏈組成，各個(gè)鏈間通過氧原子連接，每個(gè)雙鏈的上下層間通過一層鎂原子的六價(jià)配位連接。硅氧四面體活性氧原子的指向(即硅氧四面體的角頂)每四個(gè)一組上下交替排列，這樣排列的結(jié)果，四面體片在鏈間被連續(xù)地連結(jié)，構(gòu)成連層狀硅酸鹽，然而，八面體片是不連續(xù)的，形成很多矩形孔道，每個(gè)孔道的截面大小是相等的，大約為0. 38nmX0. 63nm。凹凸棒石的理想化學(xué)式為Al (0H2) 4 (OH) 2Mg5Si8 *41120，其中的Si"可以少量被Fe3+及Al3+離子替代，Mg"可以少量被Fe2+，F(xiàn)e3+和Al3+離子替代。各種離子替代的綜合結(jié)果是凹凸棒石常常帶少量的負(fù)電荷，此種電荷屬于結(jié)構(gòu)電荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，以凹凸棒土為基礎(chǔ)材料，制備一種絮凝劑，可以有效地吸附絮凝藻類，從而便于通過過濾或打撈的方法將藻絮體移出水體，而且對(duì)水體中氮、磷去除效果非常顯著，可以做到標(biāo)本兼治，從根本上解除藻華暴發(fā)帶來的危害，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于是將凹凸棒土粉末按照(1-3) : (2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，然后干燥、碾碎成粉末得絮凝劑；將該絮凝劑添加到藻水中攪拌，靜置，然后通過過濾或打撈的方法將藻絮體移出水體。
所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的凹凸棒土粉末按照(1-3) : (2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，并于100-ll(TC下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑；將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中攪拌，靜置直至有明顯絮體生成，用10-50目紗網(wǎng)將絮體撈出水體。 所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的凹凸棒土粉末按照(1-3) : (2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，并于100-ll(TC下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑；將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中攪拌，靜置直至有明顯絮體生成，通過0. 2-1米厚度的石英砂濾層過濾。 所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的的凹凸棒土粉末的粒徑為100-300目；所述的鹽酸的濃度為5-7mol/L。 本發(fā)明的原理是將鹽酸改性凹凸棒土，可以作為絮凝劑處理藻水，具體是鹽酸可以將凹凸棒土晶體結(jié)構(gòu)中的鐵、鋁及硅等元素轉(zhuǎn)化成具有絮凝活性的物質(zhì)，可以將水體中的藻細(xì)胞及其他懸浮污染物通過高分子架橋、巻掃、網(wǎng)捕及電中和的作用發(fā)生絮凝，形成具有復(fù)雜三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的絮體。凹凸棒土的納米棒晶內(nèi)部的孔道結(jié)構(gòu)以及棒晶之間的微納級(jí)空隙結(jié)構(gòu)決定了它具有較大的比表面積，對(duì)氮、磷等污染物具有較強(qiáng)的吸附活性，既可以將它們吸附在其孔道內(nèi)部，也可以吸附到棒晶之間的空隙中，從而可以通過打撈或者過濾的方法將之移出水體，達(dá)到去除的效果。
本發(fā)明的有益成果及創(chuàng)新之處 1、成本低廉凹凸棒土儲(chǔ)量豐富，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模應(yīng)用； 2、去除效率高凹凸棒土比表面積大，具有較高的吸附去除活性，藻細(xì)胞去除率達(dá)
到90%以上；總氮、總磷去除率達(dá)40%以上；COD去除率達(dá)50%以上；濁度除率達(dá)60%以
4上； 3、環(huán)境友好凹凸棒土是天然無污染材料，添加到水體，不會(huì)給環(huán)境造成二次污染。
具體實(shí)施例方式
改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法
實(shí)施例1 將100-300目的凹凸棒土粉末按照1-3 : 2-4的固液體積比浸漬在6mol/L的鹽酸中24h，并于105t:下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑。將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中，以60-120轉(zhuǎn)/分鐘速度攪拌2-5分鐘，靜置直至有明顯絮體生成，用10-50目
紗網(wǎng)將絮體撈出水體。
實(shí)施例2 將100-300目的凹凸棒土粉末按照1-3 : 2-4的固液體積比浸漬在6mol/L的鹽酸中24h，并于105t:下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑。將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中，以60-120轉(zhuǎn)/分鐘速度攪拌2-5分鐘，靜置直至有明顯絮體生成，通過0. 2-1米厚度的石英砂濾層將絮體濾掉。
權(quán)利要求
改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于是將凹凸棒土粉末按照(1-3)∶(2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，然后干燥、碾碎成粉末得絮凝劑；將該絮凝劑添加到藻水中攪拌，靜置，然后通過過濾或打撈的方法將藻絮體移出水體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的凹凸棒土粉末按照(1-3) : (2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，并于100-ll(TC下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑；將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中攪拌，靜置直至有明顯絮體生成，用10-50目紗網(wǎng)將絮體撈出水體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的凹凸棒土粉末按照(1-3) : (2-4)的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，并于100-ll(TC下干燥，碾碎成粉末即為絮凝劑；將該絮凝劑按照0. 5-2g/L的比例添加到藻水中攪拌，靜置直至有明顯絮體生成，通過O. 2-1米厚度的石英砂濾層過濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，其特征在于所述的的凹凸棒土粉末的粒徑為100-300目；所述的鹽酸的濃度為5-7mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性凹凸棒土作為絮凝劑治理藻華的方法，是將凹凸棒土粉末按照1-3∶2-4的固液體積比浸漬在鹽酸中23-25h，然后干燥、碾碎成粉末得絮凝劑；將該絮凝劑添加到藻水中攪拌，靜置，然后通過過濾或打撈的方法將藻絮體移出水體。本發(fā)明可以有效地吸附絮凝藻類，從而便于通過過濾或打撈的方法將藻絮體移出水體，而且對(duì)水體中氮、磷去除效果非常顯著，可以做到標(biāo)本兼治，從根本上解除藻華暴發(fā)帶來的危害，且成本低，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。
文檔編號(hào)C02F1/52GK101734775SQ20091025173
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者余增亮, 葉瑞, 吳躍進(jìn), 唐義, 張宏, 王相勤, 蔡冬清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所