CN102219275B - 一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂及其制备方法。它是在膨胀珍珠岩载体外表面包裹TiO2柱撑蒙脱石光催化剂，然后经过烘干处理得到的；所述的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂是在质量百分比浓度为2～3%的钠基蒙脱石的悬浮液中加入钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是TiCl4在强酸性条件下进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的，所述TiCl4的体积与钠基蒙脱石重量的比例为0.8～1.2mL/g，然后静置老化，经离心洗涤烘干得到的。本发明提供的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂使用方便，见效快，成本低，易回收利用，无二次污染，适应能力强，可广泛应用于各种遭受蓝藻污染的水域。
Description
技术领域
本发明涉及水污染治理领域，具体涉及一种水体藻类清除剂及其制备方法。
背景技术
蓝藻是藻类生物，又叫蓝绿藻。在所有藻类生物中，蓝藻是最简单、最原始的一种。由于水资源环境极其恶劣导致蓝藻大量繁殖而破坏生态平衡的现象称为“蓝藻水华”。蓝藻水华会造成鱼虾死亡，导致水体污染，对人类的生产和生活造成严重的影响。除此之外，蓝藻毒素也会严重地危害人类的健康。在美国、日本、澳大利亚、巴西等国皆有报道因藻毒素引起鱼类家畜及人中毒死亡的事件。我国众多湖泊水体蓝藻水华发生频率高，藻类生物量巨大，产毒力强。因此，寻求一种长效、经济和安全的预防和控制蓝藻水华的方法是十分迫切的。
根据国内外文献报道，现有蓝藻治理方法分物理、化学和生物等方法。
化学方法是利用杀藻剂进行除藻，简单，易行，对湖面景观没有影响，然而由于它会造成二次污染，对底栖动物和浮游动物有不利的影响，并且由此产生的死藻作为新的污染源会产生二次污染，不利于饮用水的使用，同时会抬高湖床，加速湖泊老化，沼泽化，而不是一种合适有效的去除方法。
物理方法如通过浮选方法，从水中捞出蓝藻或离心，其标本兼治，对水质及水生生物种群无不利影响，无二次污染，且能携带出水中的污染物，但是这种方法成本高，不适合大面积应用，需要长期坚持清除；此外，对湖面景观有一定的影响。
生物方法能大幅度降低水中的污染物，并在一定的时间内保持水体的洁净，对湖面景观没有影响。但其时间长，效果不明显，不能从根本上除去湖泊中的污染物；对湖泊生物种群结构、生物多样性造成一定的影响；死藻作为新的污染源会产生二次污染，且抬高湖床，加速湖泊老化，沼泽化。
新发展的细菌控制的手段，因为目前还未解决它的安全及操作问题而作罢。其他的生物方法如过滤-喂鱼控制和藻类竞争，不是很有效或是对大型爆发的绿潮不够安全。
应用商业用絮凝剂(如聚合氯化铝和聚合氯化铁)于自然水体中去除海藻，其存在安全问题如聚合氯化铝中的铝会造成大脑神经系统损伤等，而且絮凝剂用量很大，成本高，这也限制了其使用。
虽然目前有许多对蓝藻进行治理的方法，但各方法有各自的优缺点，不能得到广泛应用。目前蓝藻的研究及治理相对蓝藻污染的严重现状还远远不够，所以全世界范围内都在进行着各种类型关于蓝藻的治理或研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂及其制备方法。它清除蓝藻效率高，见效快，无二次污染。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂，其特征在于：它是在膨胀珍珠岩载体外表面包裹TiO2柱撑蒙脱石光催化剂，然后经过烘干处理得到的；
所述的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂是在质量百分比浓度为2～3％的钠基蒙脱石的悬浮液中加入钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是TiCl4在强酸性条件下进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的，所述TiCl4的体积与钠基蒙脱石重量的比例为0.8～1.2mL/g，然后静置老化，经离心、洗涤、烘干得到的。
一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)TiO2柱撑蒙脱石光催化剂的制备：
(1.1)称取钠基蒙脱石加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀，得到质量百分比浓度为2％～3％的钠基蒙脱石的悬浮液；
(1.2)在60～80℃水浴的条件下，在步骤(1.1)得到的钠基蒙脱石的悬浮液中滴加钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是TiCl4在强酸性条件下进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的，所述TiCl4的体积与钠基蒙脱石重量的比例为0.8～1.2mL/g，滴加完毕后仍继续搅拌使其充分反应，得到柱撑液；
(1.3)将步骤(1.2)得到的柱撑液室温静置老化，离心、洗涤、100℃以下烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
(2)可浮于水面的蓝藻清除剂的制备：
取块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(1)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
按上述方案，所述步骤(1.2)中的钛柱撑剂是将TiCl4与4～8mol/L的强酸溶液按照体积比为1∶1～1∶10混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的。
按上述方案，所述步骤(1.2)中的滴加速率为2～4ml/min。
按上述方案，所述步骤(2)中的膨胀珍珠岩的块体粒径≤3cm。
矿物多孔材料如蒙脱石、凹凸棒石、沸石等，化学性质稳定，无毒无害，价格便宜，来源广，比表面积大，具有良好的吸附性能，可以较好地吸附水体中的蓝藻，但是清除效率低，而且不能降解蓝藻毒素；二氧化钛用作光催化剂具有光催化效率高、无毒性、化学稳定性好等特点，目前已广泛应用于各种废水、废气光催化处理中，但由于TiO2粒径小，光催化反应后容易流失。本发明采用以矿物多孔材料钠基蒙脱石为载体制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂孔径均匀、可调，比表面积大，同时可增强TiO2的光催化效率，无毒，化学稳定性好，可高效清除蓝藻，降解蓝藻毒素，然后将该TiO2柱撑蒙脱石催化剂包裹于膨胀珍珠岩载体的外表面而制得蓝藻清除剂。由此制得的蓝藻清除剂可浮于水面，易回收利用，同时膨胀珍珠岩良好的吸附性可也可促进该蓝藻清除剂对蓝藻的清除。
因此本发明能综合利用蒙脱石的吸附作用和TiO2柱撑蒙脱石光催化剂高效的光催化降解作用，在江河湖泊遭受蓝藻水华污染的时候，在较短时间内快速有效清除蓝藻，同时该蓝藻清除剂可浮于水面，易回收重复利用。
本发明的有益效果：
本发明提供的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂使用方便，清除蓝藻效率高，见效快，易回收利用，无二次污染，适应能力强，可广泛应用于各种遭受蓝藻污染的水域。
本发明提供的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法采用的原料无毒无害，来源广，成本低；操作简便，可控。
具体实施方式
下面结合以下具体实施例对本发明的发明内容进行详细说明，但不意味着限制本发明的范围。
实施例1
(1)称取8.8g钠基蒙脱石，加入蒸馏水中，搅拌3小时，得到质量百分比浓度为2.5％的蒙脱石悬浮液；
(2)在70℃的水浴条件下，在步骤(1)制备的蒙脱石悬浮液中以2ml/min的速率滴加钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是将8.8mL TiCl4与6mol/L的盐酸溶液按照体积比为1∶10混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色为无色而得到的，滴加完毕后仍继续搅拌3小时使其充分反应，得到柱撑液；
(3)将步骤(2)得到的柱撑液室温静置老化12h后，4000转离心5min，洗涤3次，75℃烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
(4)取粒径≤3cm的块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(3)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
实施例2
(1)称取8.8g钠基蒙脱石，加入蒸馏水中，搅拌3小时，得到质量百分比浓度为2.6％的蒙脱石悬浮液；
(2)在60℃的水浴条件下，在步骤(1)制备的蒙脱石悬浮液中以4ml/min的速率滴加入钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是是7.1mL TiCl4与4mol/L的硫酸溶液按照体积比为1∶5混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色为无色而得到的，滴加完毕后仍继续搅拌3小时使其充分反应，得到柱撑液；
(3)将步骤(2)得到的柱撑液室温静置老化12h后，4000转离心5min，洗涤3次，75℃烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
(4)取粒径≤3cm的块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(3)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
实施例3
(1)称取8.8g钠基蒙脱石，加入蒸馏水中，搅拌3小时，得到质量百分比浓度为2％的蒙脱石悬浮液；
(2)在60℃的水浴条件下，在步骤(1)制备的蒙脱石悬浮液中以3ml/min的速率滴加入钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是是7.1mL TiCl4与8mol/L的盐酸溶液按照体积比为1∶1混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色为无色而得到的，滴加完毕后仍继续搅拌3小时使其充分反应，得到柱撑液；
(3)将步骤(2)得到的柱撑液室温静置老化12h后，4000转离心5min，洗涤3次，75℃烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
((4)取粒径≤3cm的块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(3)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
实施例4
(1)称取8.8g钠基蒙脱石，加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀，得到质量百分比浓度为3％的蒙脱石悬浮液；
(2)在80℃的水浴条件下，在步骤(1)制备的蒙脱石悬浮液中滴加钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是是10.5mL TiCl4与4mol/L的盐酸溶液按照体积比为1∶1混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色为无色而得到的，滴加完毕后仍继续搅拌使其充分反应，得到柱撑液；
(3)将步骤(2)得到的柱撑液室温静置老化后，洗涤，100℃以下烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
(4)取块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(3)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
取实施例1中得到的固体除藻剂，加入到250ml带有大量蓝藻的湖水，搅拌均匀后，静止存放。检测结果如下：
上表可以看到说明：用本发明实施例1提供的蓝藻清除剂处理过的蓝藻湖水上层基本澄清，肉眼观察无蓝藻，叶绿素去除率就高达93.78％，藻个数去除率有92.31％，浊度下降了22.6％。由此可见，本发明制备的固体除藻剂去除蓝藻效果显著，见效快。
Claims (5)
1.一种以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂，其特征在于：它是在膨胀珍珠岩载体外表面包裹 TiO2柱撑蒙脱石光催化剂，然后经过烘干处理得到的；
所述的包裹方法为:在膨胀珍珠岩表面均匀涂上有机粘结剂，再将TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化而得；
所述的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂是在质量百分比浓度为2～3%的钠基蒙脱石的悬浮液中加入钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是TiCl4在强酸性条件下进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的，所述TiCl4的体积与钠基蒙脱石重量的比例为0.8～1.2 mL/g，然后静置老化，经离心、洗涤、烘干得到的。
2.根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)TiO2柱撑蒙脱石光催化剂的制备：
(1.1) 称取钠基蒙脱石加入蒸馏水中，搅拌使其分散均匀，得到质量百分比浓度为2%～3%的钠基蒙脱石的悬浮液；
(1.2) 在 60～80℃水浴的条件下，在步骤(1.1)得到的钠基蒙脱石的悬浮液中滴加钛柱撑剂，所述的钛柱撑剂是TiCl4在强酸性条件下进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的，所述TiCl4的体积与钠基蒙脱石重量的比例为0.8～1.2 mL/g，滴加完毕后仍继续搅拌使其充分反应，得到柱撑液；
(1.3) 将步骤(1.2)得到的柱撑液室温静置老化，离心、洗涤、100℃以下烘干研磨即得TiO2柱撑蒙脱石光催化剂；
（2）可浮于水面的蓝藻清除剂的制备：
取块状膨胀珍珠岩，表面均匀涂上有机粘结剂，再把步骤(1)制备的TiO2柱撑蒙脱石光催化剂均匀粘结在膨胀珍珠岩表面，烘干固化，即得到产品。
3.根据权利要求2所述的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1.2）中的钛柱撑剂是将TiCl4与4～8 mol/L的强酸溶液按照体积比为1:1～1:10混合，然后加水进行水解至溶液由黄绿色变为无色而得到的。
4.根据权利要求2所述的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1.2）中的滴加速率为 2～4 ml/min。
5.根据权利要求2所述的以膨胀珍珠岩为载体可浮于水面的蓝藻清除剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的膨胀珍珠岩的块体粒径≤3cm。
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