CN104860383A - 一种复合水凝胶球除藻剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除藻剂及其制备方法，适用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻。一种复合水凝胶球除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000～1500份，氧化石墨烯200～600份，首先将海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；然后加入氧化石墨烯。所述复合水凝胶球除藻剂的制备方法，步骤如下：1）将一定量的海藻酸钠加入去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；2）加入氧化石墨烯和化感物质没食子酸，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液；3）用滴管移取上述分散液滴入5～l0% CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1～2h后取出；4）然后用去离子水反复冲洗、静置去除表面残留，5）在真空烘箱中干燥。

Description

一种复合水凝胶球除藻剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种除藻剂，尤其是涉及一种海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂，以及用于制备该除藻剂的方法。适用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻。

背景技术

蓝藻等有害藻类大面积的藻类暴发，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，而且藻毒素已构成对人类生存环境的威胁。因此，如何控制和消除富营养化水体中有害藻类的暴发性增长是目前水环境领域的研究热点和前沿。目前控制水华爆发的方法主要有:物理方法、化学法、生物法。

物理法主要包括机械或人工打捞、黏土絮凝和遮光技术等方法。物理法表现得最为直接, 它直接清除水体中的藻类, 不会产生二次污染, 但是由于需要昂贵的费用, 因此该方法只能局限于小水体或大水体的局部水域。

化学除藻剂一般分为氧化型和非氧化型，氧化型除藻剂主要有卤素及其化合物和臭氧、高锰酸钾、过氧化氢，其中液氯使用最为普遍，次氯酸钠亦有使用，氧化型除藻剂主要有无机金属化合物及重金属制剂、有机金属化合物及重金属制剂。化学除藻剂的时间效应比较快, 但由于其对除微囊藻外的其他生物的副作用和能够加速释放藻毒素等缺点而受到限制。

生物法是指合理调整水生食物链，利用营养与捕食关系，以及生物间的相互作用，达到控制藻类的目的。生物法具有无污染、低消耗、可持续性等优点。但生物法见效慢，周期长，不适宜在藻类暴发影响严重的紧急状态下使用。

利用化感作用抑藻作为一种新型安全的生物抑藻技术近年来备受关注，化感物质作为植物次生代谢物质, 通常在自然条件下易降解, 在生态系统中不会积累, 生态安全性较好等特点。没食子酸是目前报道的主要化感物质，能显著抑制铜绿微囊藻的生长（发表于Water Research, 2000,34(11):3026-3032），但不能使藻细胞沉降到水体底部，有碍观瞻。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出了一种以海藻酸钠、氧化石墨烯为主要成分的复合水凝胶球除藻剂，以及该所述除藻剂的制备方法。

用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻，除藻彻底、速度快，能够安全有效地控制藻类水华，并能使藻体絮凝成团后沉入水体，保持水面干净。

本发明所采用的技术方案：

一种除藻剂，含有海藻酸钠、氧化石墨烯，以重量份计，含有海藻酸钠1000～1500份，氧化石墨烯200～600份，首先将海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；然后加入氧化石墨烯。

所述的除藻剂，含有化感物质没食子酸1.2～3.2份。

一种如前所述复合水凝胶球除藻剂的制备方法，以一定量的海藻酸钠、氧化石墨烯、没食子酸为主要成分制备使藻体絮凝沉降的除藻剂，其步骤如下：

1）以一定量的海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；

2）加入氧化石墨烯和化感物质没食子酸，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液；

3）用滴管移取上述分散液滴入5～l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1～2h后取出；

4）然后用去离子水反复冲洗，静置2～3h，去除表面残留的无机盐和其他杂质；

5）在设置温度为40～50℃的真空烘箱中干燥3～4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂。

本发明的有益效果：

1、本发明除藻剂，使用的海藻酸钠、氧化石墨烯均无毒，应用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻，可以有效除藻，藻细胞絮凝成团沉入水底，对环境的影响小，无二次污染，除藻彻底、速度快，能够安全有效地控制藻类水华。

2、本发明除藻剂，采用的化感物质没食子酸属于植物次生代谢产物，在水体中易降解，不会造成二次污染。该复合水凝胶球除藻剂用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻，能使藻体絮凝成团后沉入水体，水面干净，水体清澈，不影响水体美观。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本发明除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000～1500份，氧化石墨烯200～600份，首先将海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；然后加入氧化石墨烯。

实施例2

本实施例的除藻剂，与实施例1不同的是，含有化感物质没食子酸1.2～3.2份。

实施例3

本实施例所述的除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000份，氧化石墨烯200～280份，没食子酸1.2～1.6份。

实施例4

本实施例所述的除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000份，氧化石墨烯280～360份，没食子酸1.6～2.0份。

实施例5

本实施例所述的除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000份，氧化石墨烯360～440份，没食子酸2.0～2.4份。

实施例6

本实施例所述的除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000份，氧化石墨烯440～520份，没食子酸2.4～2.8份。

实施例7

本实施例所述的除藻剂，以重量份计，含有海藻酸钠1000份，氧化石墨烯520～600份，没食子酸2.8～3.2份。

实施例8

本实施例为如前所述复合水凝胶球除藻剂的制备方法，以一定量的海藻酸钠、氧化石墨烯、没食子酸为主要成分制备使藻体絮凝沉降的除藻剂，其步骤如下：

1）以一定量的海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；

2）加入氧化石墨烯和化感物质没食子酸，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液；

3）用滴管移取上述分散液滴入5～l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1～2h后取出；

4）然后用去离子水反复冲洗，静置2～3h，去除表面残留的无机盐和其他杂质。

5）在设置温度为40～50℃的真空烘箱中干燥3～4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂。

实施例9

本实施例的进一步公开了一种使藻体絮凝沉降的复合水凝胶球除藻剂及其制备方法，以及用其进行除藻的方法。

将海藻酸钠用去离子水充分溶解后加入氧化石墨烯和化感物质没食子酸，制备复合水凝胶球除藻剂，具体为：将1.0g的海藻酸钠加入到48.5mL的去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，再加入氧化石墨烯0.2～0.6g，没食子酸1.2～3.2mg, 运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液，用滴管移取上述分散液滴入5～l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1～2h后取出。然后用去离子水反复冲洗，静置2～3h，去除表面残留的无机盐和其他杂质。在设置温度为40～50℃的真空烘箱中干燥4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂。

该除藻剂在净化藻污染水体的过程中的应用时，待处理水体与除藻剂的用量的体积质量比为：100:4～14，12小时内藻细胞被除藻剂絮凝后沉降到水底，水体清澈。

下面结合实验室的研究结果对本发明进一步说明。

实验1

将2.4 mg的没食子酸和适量的DMSO助溶剂加入到48.5mL的去离子水中，再加入1.0g的海藻酸钠磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，再加入氧化石墨烯0.4g，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液，用滴管移取上述分散液滴入l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1h后取出，然后用去离子水反复冲洗，静置2h，去除表面残留的无机盐和其他杂质。在设置温度为40℃的真空烘箱中干燥4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂。

将本实验制备的复合水凝胶球除藻剂5.0g，加入50mL的藻污染水体后，静置12h，藻类絮凝沉降到水底，水体清澈，检测其除藻率可达到88.82%。

实验2

在48.5mL的去离子水中加入1.0g的海藻酸钠磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，再加入氧化石墨烯0.4g，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液，用滴管移取上述分散液滴入l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1h后取出，然后用去离子水反复冲洗，静置2h，去除表面残留的无机盐和其他杂质。在设置温度为40℃的真空烘箱中干燥4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶球除藻剂。

在50mL的藻污染水体中加入实验2制备的复合水凝胶球除藻剂5.0g，静置12h，部分藻类絮凝沉降到水底，检测其除藻率可达到82.81%。

实施例3

在48.5mL的去离子水中加入1.0g的海藻酸钠磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液，用滴管移取上述分散液滴入l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1h后取出，然后用去离子水反复冲洗，静置2h，去除表面残留的无机盐和其他杂质。在设置温度为40℃的真空烘箱中干燥4h，最终得到海藻酸钠水凝胶球除藻剂。

在50mL的藻污染水体中加入实验3制备的复合水凝胶球除藻剂5.0g，静置12h，仅少部分藻类絮凝沉降到水底，检测其除藻率可达到28.65%。

通过上述实验，可以看出本发明所述除藻剂投加后无需搅拌，具有高效、节能、环保等优点，且能使藻体沉降至水底，是一种较理想的除藻剂使藻类沉降的方法。

Claims (8)

1.一种复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有海藻酸钠、氧化石墨烯，以重量份计，含有海藻酸钠1000～1500份，氧化石墨烯200～600份，首先将海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；然后加入氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有化感物质没食子酸1.2～3.2份。

3.根据权利要求2所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有氧化石墨烯200～280份，没食子酸1.2～1.6份。

4.根据权利要求2所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有氧化石墨烯280～360份，没食子酸1.6～2.0份。

5.根据权利要求2所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有氧化石墨烯360～440份，没食子酸2.0～2.4份。

6.根据权利要求2所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有氧化石墨烯440～520份，没食子酸2.4～2.8份。

7.根据权利要求2所述的复合水凝胶球除藻剂，其特征在于：含有氧化石墨烯520～600份，没食子酸2.8～3.2份。

8.一种如权利要求1所述复合水凝胶球除藻剂的制备方法，以一定量的海藻酸钠、氧化石墨烯、没食子酸为主要成分制备使藻体絮凝沉降的除藻剂，其步骤如下：

1）以一定量的海藻酸钠加入到去离子水中，磁力搅拌直至海藻酸钠完全溶解，配成 2～3%（w/v）的溶液；

2）加入氧化石墨烯和化感物质没食子酸，运用超声辅助振荡的方法将其混合均匀，制备出分散液；

3）用滴管移取上述分散液滴入5～l0%CaCl₂溶液中固化为钙凝胶球，固定1～2h后取出；

4）然后用去离子水反复冲洗，静置2～3h，去除表面残留的无机盐和其他杂质；

5）在设置温度为40～50℃的真空烘箱中干燥3～4h，最终得到海藻酸钠/氧化石墨烯/没食子酸复合水凝胶球除藻剂。