CN101121559A - 一种制备便于储存和运输的高效藻絮凝剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备便于存储和运输的高效藻絮凝剂的方法。具体的说，是利用无毒、易于生物降解且廉价的天然高分子聚合物改性黏土，利用烘干、冷冻离心等现代分离技术，制得高效藻絮凝剂粉末的方法。该方法制备的藻絮凝剂可用于治理海水赤潮、淡水水华，也适用于河道及自来水厂中有害藻类的去除，具有高效、廉价以及便于存储和运输等特点。本发明属于水处理技术领域。

Description

一种制备便于储存和运输的高效藻絮凝剂的方法

技术领域

本发明涉及一种制备便于存储和运输的高效藻絮凝剂的方法。具体的说，是利用无毒、易于生物降解且廉价的天然高分子聚合物改性黏土，利用烘干、冷冻离心等现代分离技术，制得高效藻絮凝剂粉末的方法。该方法制备的藻絮凝剂可用于治理海水赤潮、淡水水华，也适用于河道及自来水厂中有害藻类的去除，具有高效、廉价以及便于存储和运输等特点。本发明属于水处理技术领域。

背景技术

富营养化是指由于大量含氮、磷等生物营养物质，不断排入湖泊、河口、海湾等缓流水体，过量积聚，致使水体营养过剩。富营养化现象，在地球演化的漫长历程中，是一个自然过程。由于水体堆积了大量藻类及其他水生生物残体，时间一长湖泊变成沼泽，沼泽再变成陆地，这一自然过程，需要成千上万年的时间缓慢进行。现在，由于人类的活动(如大量生活污水直接排入水体)日益频繁，富营养化现象已成为一个人工过程，人为排放到江河湖泊、海洋的工业废水和生活污水中，含有大量氮、磷等物质，大大促进富营养化过程，缩短了这一自然过程所需的时间。因此，人们便把富营养化现象看成是水体质量恶化或水污染的一种标志。

富营养化水体随着藻类及浮游生物种类和数量的不同，反映出不同的颜色，一般由占优势的浮游生物的颜色决定，如蓝色、红色、棕色、乳白色等。淡水水体中常称之为“水华”，形成湖靛，呈蓝绿色油状厚厚地覆盖于水面，散发出难闻的气味，多数藻种细胞个体较小。常见水华藻种多属蓝藻门。藻华在海水中称之为“赤潮”，多数由甲藻(Pyrrophyta)，硅藻(Bacillariophyta)和蓝藻种类(Cyanophyta)等引起，而甲藻又往往产生毒素，危害更大。赤潮因优势物种的不同而呈现红色、褐色等不同颜色。

有害藻华(淡水水华、海水赤潮)不仅使水体色度增加，透明度下降，并产生霉味和臭味。而且由于光合作用被阻断，藻体的大量死亡腐败又可造成水体的严重缺氧，其直接后果是导致鱼类及其他水生生物大量死亡。而湖泊中水生生物食物链断裂，又加速了水质恶化。当藻类死亡经放线菌及异养细菌分解时，水体将散发更浓烈的腥臭。有些种类的藻还会向体外分泌粘液状物质，使水体变得粘稠，影响水生动物的呼吸和滤食，甚至堵塞其鳃瓣而导致窒息死亡。

不仅如此，越来越多的研究和调查发现某些暴发藻种可产生并向水体释放毒素而对饮用水的安全构成了严重的威胁。现已发现蓝藻中微囊藻(Microcysit is)、鱼腥藻属(Anabaena)等过度繁殖时排出毒素进入供水中使人体、家畜出现胃肠炎等疾病。美国、日本、澳大利亚、印度、芬兰等10余个国家都报道过各类污染水体中有毒藻类的危害。近年来，我国除“三湖”(滇池、太湖和巢湖)已出现严重污染外，长江、黄河中下游许多水库、湖泊也检测出微囊藻毒素，并已对人群健康构成潜在危害。由藻华而引起的家禽、家畜和野生动物甚至人类死亡的事件已有多起报道，专家们也正越来越多地关注藻毒素对人类健康的影响。

富营养化对工业、生活、灌溉用水都有不利的影响。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出有毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。以巢湖为水源的自来水厂，高藻期的高色度、高浊度、重异味的恶劣水质给水厂制水带来一系列问题，不仅增加水处理技术难度，影响水厂产水率，而且加大制水费用，严重时迫使水厂停产。富营养化现象一旦在水体中出现，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有机物残体在沉积于水的底层，在缺氧情况下，被一些微生物分解，产生甲烷、硫化氢等有害气体。富营养化的水体中还存在能使人畜中毒受害的亚硝酸盐和硝酸盐物质。出现富营养化现象的水体，不仅影响水体的处理和利用，而且恢复水体的清洁需要相当长的时间。

以往关于去除水华的已公开技术可归纳综合为四大类：化学杀灭法，生物克制法，气浮收集法，以及絮凝沉降法。化学杀灭法因化学杀藻剂本身对环境的污染，已被多国环境法所禁用。生物法包括用微生物或病毒杀灭藻细胞。该法因选择性限制、制备周期长、成本高等原因，难以广泛、大规模施用。一种病毒往往只对一个种藻具有专一杀灭活性。由于引起赤潮或水华的藻种繁多，同时也由于赤潮和水华的爆发具有突发性，难以在短期内针对某一藻种培养出大量具有专一杀灭性的病毒。此外，由于藻类对病毒的侵染可产生抗性及免疫性，同一病毒难以对某种藻持续发挥杀灭作用。气浮收集法是一种用容器机械收获藻的办法，难以应用于大面积天然水体污染的清除(耗时、耗钱)。絮凝沉降法包括使用化学絮凝剂及用黏土沉降藻。化学絮凝剂(比如复合聚合铝、铁等)大多数具有毒性，它们干扰了自然状态下的生物群落，破坏了生态平衡，并可能导致水生生物死亡，已被公认为不宜用于天然水体系。到目前为止，国际科学界公认为最有希望的方法为黏土法(Anderson，D.M.，1997 Turningback the harmful red tide，Nature，388，513-514.)。

在较早的有关黏土除藻的方法中，有用无机酸(硫酸)处理粘土(如蒙脱土)的方法(JP57131119)，有用过氧化氢处理粘土的方法(JP03255008)，有将表面活性剂与粘土混合的方法(JP09154466)，有将不饱和脂肪酸与粘土混合的方法(US6071859)。近年来，在进一步改进提高淡水湖泊黏土除藻技术方面，本发明人(潘纲)提出了一系列新的方法。1999年潘纲提出了一项利用含铁粘土矿物治理赤潮和水华的方法，已于2002年被英国专利局授予专利权(GB 2337749A)。潘纲等又于2001年提出了以一种以含水镁硅酸盐(如海泡石)为主的黏土絮凝除藻技术(01134528.4，已授权)。2002年潘纲等又进一步提出了一种以天然高分子聚合物对黏土进行改性的技术(申请号：02155284.3，已授权)，该技术不仅可将任何当地土壤或沉积物改性成为高效的藻絮凝剂，而且可将黏土投量降低到10毫克/升的情况下仍然达到97％的除藻率，在国际上首次使利用当地土壤治理当地水华成为可能。虽然黏土除藻技术已经有了上述重大的改进，但是以往的粘土除藻技术都有一个共同的缺陷：即这些黏土改性方法要在现用现制，不能运输更不能存储。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种制备便于存储和运输的高效藻絮凝剂的方法，以及一种治理海水赤潮、淡水水华、河道及自来水厂中有害藻类的方法。本发明具有制备简单、材料用量少、成本低廉、便于运输与存储、除藻效果好等优点。

本发明提供一种制备便于存储和运输的高效藻絮凝剂的方法，其特点是采用一类天然高分子聚合物将黏土改性，采用现代分离技术，制得高效藻絮凝剂粉末的方法。

本发明一种治理海水赤潮、淡水水华、河道及自来水厂中有害藻类的方法，其特点是采用上述絮凝剂粉末与絮凝剂溶解液混合后得到。

本发明所述的藻絮凝剂，其特征在于所述的天然高分子聚合物为壳聚糖及其衍生物、甲壳素及其衍生物、羧甲基淀粉、其他变性淀粉、羧甲基纤维素及其它纤维素衍生物、瓜尔胶及其衍生物、黄原胶及其衍生物、海枣酸及其衍生物中的一种或几种。

本发明所述的藻絮凝剂，其特征是天然高分子聚合物对黏土的包裹。

本发明所述的分离方法，其特征是采用加热烘干、蒸汽烘干、烘缸烘干、冷冻离心中的一种或几种。

本发明所述的藻絮凝剂，其特征是制备的为干燥粉末状固体，可直接封装到容器中，便于运输和存储。

本发明所述的治理海水赤潮、淡水水华、河道及自来水厂中有害藻类的方法，其特征是所述藻絮凝剂的用量为0.0005～0.05g/L。

附图说明

图1为高效藻絮凝剂除藻效果图

图2为不同黏土改性后除藻的效果图

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述的技术给予进一步详细的说明。

实施例1便于存储和运输的高效藻絮凝剂的制备1

称取壳聚糖100mg，溶解于1％的盐酸溶液中，称取高岭土3.53g，将高岭土与壳聚糖溶液混合，搅拌0.5h后，放入烘箱70℃烘24h。将所得固体碾磨过180目筛，即得到本发明所述的便于存储和运输的高效藻絮凝剂。

实施例2便于存储和运输的高效藻絮凝剂的制备2

称取壳聚糖200g，溶解于1％的盐酸溶液中，称取过100目筛的沙子2.27g，将沙子与壳聚糖溶液混合，搅拌0.5h后，放入烘箱70℃烘24h。将所得固体碾磨过180目筛，即得到本发明所述的便于存储和运输的高效藻絮凝剂。

实施例3高效藻絮凝剂除藻效果

称取实例1中的高效藻絮凝剂500mg，加入200mL已配制好浓度为5×106cell/mL的藻液中，置于六联搅拌器上开机搅拌，并同时开始计时。搅拌参数为100rpm下快速搅拌3分钟，然后转入30rpm下持续搅拌20分钟，最后停止搅拌，静置。并逐时在液面下约3cm处取样测定藻细胞浓度，并计算藻细胞去除率。结果如图1所示。由图1可见，在处理30分钟后，藻去除率已经达到90％，经过240分钟后，藻去除率为95％。

实施例4不同黏土改性后除藻效果的比较

按与实例3相同的操作条件，按0.1mg/L的投加量，加入经过改性后的高岭土与沙子，测定了黏土对藻的去除效果，如图2所示。从图上可以看出，经过改性后的高岭土与沙子，在1h之后，除藻率都达到了90％以上。

Claims (7)

1.一种制备便于存储和运输的高效藻絮凝剂的方法，其特点是采用一类天然高分子聚合物将黏土改性，采用现代分离技术，制得高效藻絮凝剂粉末的方法。

2.一种治理海水赤潮、淡水水华、河道及自来水厂中有害藻类的方法，其特点是采用权利要求1所述的藻絮凝剂进行处理的方法。

3.根据权利要求1所述的藻絮凝剂，其特征在于所述的天然高分子聚合物为壳聚糖及其衍生物、甲壳素及其衍生物、羧甲基淀粉、其他变性淀粉、羧甲基纤维素及其它纤维素衍生物、瓜尔胶及其衍生物、黄原胶及其衍生物、海枣酸及其衍生物中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的藻絮凝剂，其特征是天然高分子聚合物对黏土的包裹。

5.根据权利要求1所述的分离方法，其特征是采用加热烘干、蒸汽烘干、烘缸烘干、冷冻离心中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的藻絮凝剂，其特征是制备的为干燥粉末状固体，可直接封装到容器中，便于运输和存储。

7.根据权利要求2所述的治理海水赤潮、淡水水华、河道及自来水厂中有害藻类的方法，其特征是所述藻絮凝剂的用量为0.0005～0.05g/L。

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