CN100519437C - 复合型无机高分子水质净化剂及磁聚清除藻华的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复合型无机高分子水质净化剂及磁聚清除藻华的方法，它是先将磁粉分散在壳聚糖溶液中制得磁性壳聚糖溶液，然后将适量的磁性壳聚糖溶液加入到藻液中，通过壳聚糖的吸附架桥和电性中和双重作用絮凝藻细胞，最后利用磁粉的磁响应性，在外磁场的作用下快速清除水体中藻类等有害物质。本发明的方法能快速吸附或中和水中有害物质，提高水体透明度，保持水质稳定，酸碱平衡。在外磁场的作用下快速地富集藻细胞，解决了除藻之后的打捞问题，杜绝了二次污染的可能发生。同时用酶法生物降解打捞物，使磁粉得以分离、回收和再利用，从而减少处理成本。该净化剂高效广谱，速度快，安全性能高，过量投入不会产生任何毒副作用，可完全替代各种水处理剂，是一种新型安全环保的绿色产品。
Description
技术领域
本发明属于一种水质净化剂(磁聚清除藻华的方法)，具体是一种用于除去江河湖泊等水体中藻类的水质净化剂。
背景技术
近年来，我国的江河湖海的藻类泛滥已引起社会各界的广泛关注，大面积的藻类爆发，严重破坏了水生生态系统的平衡与稳定，不仅影响了水体景观，影响了水产养殖业的发展，而且藻毒性已构成对人类生存环境的威胁。仅赤潮给沿海造成的经济损失每年达数十亿元之多，因此藻类的爆发已经成为一种灾害。目前较流行的除藻方法大致可归结为物理法、化学法以及生物法。
物理法：物理方法(如高压电离，高压脉冲，交变强磁场，紫外线，超声波等)则是以电能转化为化学能，改变进入水体或水体物质的分子结构和性质，达到杀伤、杀灭藻类及分解、吸附水体中杂质，达到净化水系的目的。该优点不破坏水体、无残留，但物理杀伤是等量关系，杀伤生命体越大，耗量越多，杀伤越多所耗能量越多，水质杂质越多，耗能越多。另外包括机械法或人工打捞水藻以及采取挖泥的方法，前者只能作为简易的辅助手段，根本不能从根本上解决问题，而且耗费大量人力物力，效果甚微。
化学法：主要是采用各种化学除藻剂，其效果最显著，但也最具有危险性，所以使用时要非常慎重，严格按照要求的用量操作，否则会造成严重后果。因为这些除藻剂的化学成分均为易溶性的铜化合物，或者螯合铜类物质，这些化合物对鱼类水草等水族生物产生一定程度的伤害甚至导致死亡，并且有致癌作用，还会产生其他的一些不可预测的不良后遗症。
生物法：物修复除藻剂是针对处理富营养化水体的十几种活性微生物和相应的酶，是一种全天然的纯生物制剂，对水体中的水生生物以及人类等不产生任何危害及副作用，产品一旦投入水体，产品中的微生物迅速活化与水中的藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡的藻类，直至消灭，使水体变清。但生物法特别是生态修复的方法对于小范围、固定区域内藻华的防治是重要的方法.但这类方法往往需要事先投入巨大的人造工程，以创造并控制抑制藻华所需水生植物(如沉水植物在透明度低或缺乏适当底泥的水底难以生存)或动物生存的条件，因而见效慢、成本高，较难普遍适用于大面积、突发性藻华的治理。
近来国内外的研究指出，使用天然无毒廉价的黏土凝聚除藻可能是最有希望治理这一环境污染的方法。其中，中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室和青岛科技大学材料与环境科学学院都分别进行了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响，及壳聚糖与天然粘土矿物海泡石复配凝聚水体中铜绿微囊藻的研究。天然粘土矿物对铜绿微囊藻具有良好的吸附作用，再复配上壳聚糖絮凝剂，通过壳聚糖的吸附架桥和电性中和双重作用，形成的絮体进一步网捕水体中的小絮体，使形成的絮体粗大、致密，沉降速度快，处理后的水清澈。
上述的每种除藻方法都有其各自的优点和缺点，但粘土除藻的主要不足是：只是将蓝藻吸附后沉降到水底，降到水底的藻类还是活着的，依旧会存活并在一定时期内大量繁殖；其次，降到水底的藻类处于缺氧状态，如果腐烂后，会释放出硫化氢气体及藻毒素，而藻毒素是无法分解的，在水体中扩散后会导致底栖生物和孢子生物被闷死灭亡，严重的造成底泥缺氧，造成二次污染和生物死亡甚至放出有害气体，进一步破坏水体生物链，治标不治本。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合型无机高分子水质净化剂及磁聚清除藻华的方法，该净化剂及方法既能有效地吸附凝聚藻类，同时有可以通过外磁场的作用迅速将藻移出水体，彻底地避免了二次污染的可能性。既一边利用壳聚糖的粘结架桥和电中和的双重作用絮凝藻细胞，一边利用磁粉的磁响应性，在外磁场的作用下快速地富集藻细胞，运出湖区，以求使这些含氮、磷的物质尽可能多的移出水体，使水体富营养化的可能性降到最低，从而快速有效地解决了除藻之后的打捞难题，同时用酶法生物降解打捞物，使磁粉得以分离、回收和再利用，减少水处理的成本。
本发明的技术方案是：
复合型无机高分子水质净化剂，其特征在于是磁粉与壳聚糖溶液混合得到的磁性壳聚糖溶液。
所述的净化剂，其特征在于是将磁粉与0.1～1.2mg/mL的壳聚糖溶液按9∶1～1∶1的重量比例混合制得磁性壳聚糖溶液。
所述的净化剂，其特征在于所述的磁粉粒度为80-300目。
一种磁聚清除藻华的方法，其特征在于将磁性壳聚糖溶液加入到藻液中，通过壳聚糖的吸附架桥和电性中和双重作用絮凝藻细胞，再利用磁粉的磁响应性，在外磁场的作用下快速清除水体中藻类等有害物质。
所述的方法，其特征在于所述的磁性壳聚糖溶液是磁粉与壳聚糖溶液混合得到。
所述的方法，其特征在于所述的磁性壳聚糖溶液是将磁粉与0.1～1.2mg/mL的壳聚糖溶液按9:1～1:1的重量比例混合得到。
所述的方法，其特征在于磁性壳聚糖溶液在水中的浓度为：20mg/L～4mg/L。
经试验证明，在使用一定量磁性壳聚糖溶液(简称CS-M)的情况下，可使藻个数由4.80×106个/mL降为2.8×103个/mL，去除率达到99.94％；浊度由130NTU降到0.00NTU，去除率达100％；叶绿素a从164.5μg/L降到0.0μg/L(用常规方法无法检测到)，去除率达100％。
本发明的净化剂能快速吸附或中和水中有害物质，提高水体透明度，保持水质稳定，酸碱平衡。在外磁场的作用下快速地富集藻细胞，解决了除藻之后的打捞问题，杜绝了二次污染的可能发生。同时用酶法生物降解打捞物，使磁粉得以分离、回收和再利用，从而减少处理成本。该处理剂高效广谱，速度快，安全性能高，过量投入不会产生任何毒副作用，可完全替代各种水处理剂，是一种新型安全环保的绿色产品，本品不但有净水作用，还有除臭、脱色等作用。该方法的制备工艺简单，成本经济，在海洋赤潮和湖泊的富营养化等领域具有推广应用前景。
具体实施方式
本发明首先配制磁性壳聚糖溶液。将磁粉与0.1～1.2mg/mL的壳聚糖溶液按9:1～1:1的重量比例混合制得磁性壳聚糖溶液。然后加入20mg/L～4mg/L的磁性壳聚糖溶液到藻溶液中，通过壳聚糖的吸附架桥和电性中和双重作用絮凝藻细胞，最后利用磁粉的磁响应性，在外磁场的作用下快速清除水体中藻类等有害物质。利用该方法可使藻个数由4.80×106个/mL降为2.8×103个/mL，去除率达到99.94％；浊度由130NTU降到0.00NTU，去除率达100％；叶绿素a从164.5μg/L降到0.0μg/L(用常规方法无法检测到)，去除率达100％。
Claims (5)
1、复合型无机高分子水质净化剂，其特征在于：是将磁粉与0.1～1.2mg/mL的壳聚糖溶液按9:1～1:1的重量比例混合制得磁性壳聚糖溶液。
2、根据权利要求1所述的净化剂，其特征在于所述的磁粉粒度为80-300目。
3、一种磁聚清除藻华的方法，其特征在于将磁性壳聚糖溶液加入到藻液中，通过壳聚糖的吸附架桥和电性中和双重作用絮凝藻细胞，再利用磁粉的磁响应性，在外磁场的作用下快速清除水体中藻类有害物质；所述的磁性壳聚糖溶液是将磁粉与0.1～1.2mg/mL的壳聚糖溶液按9:1～1:1的重量比例混合得到。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于磁性壳聚糖溶液在水中的浓度为：20mg/L～4mg/L。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于应用于海洋赤潮和湖泊藻华的治理领域。
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