CN106745574A - 缓释型抑藻控藻剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓释型抑藻控藻剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将化感物质用溶剂进行溶解，得到化感物质溶液；(2)向化感物质溶液中加入蒸馏水并做高速剪切处理；(3)剪切处理后加入颗粒活性炭进行吸附，得到缓释核；(4)将缓释核进行交联包覆；(5)将交联包覆后的缓释核用透析膜密封包裹。由本发明技术方案获得的抑藻控藻剂可用于小型水族等淡、海水水体藻类控制，也可用于大范围水域藻类控制，在投放到水体中后可以起到持续有效的抑藻控藻效果，同时不会对水生态造成剧烈影响，在药剂持续发挥作用的同时保持水体环境的稳定性。

Description

缓释型抑藻控藻剂
技术领域
本发明涉及水体污染控制领域，特别是涉及一种缓释型抑藻控藻剂的制备方法。
背景技术
利用植物化感作用抑制有害藻类繁殖因为具有相对廉价以及生态友好等优点而成为目前水环境治理领域研究、应用的一个热点。专利2014105705884、2015101375729以及2012102108685都公开了基于有机溶剂萃取法的植物化感物质抽提方法。然而在实际应用中，化感物质向水体直接投放时的用量往往难以掌握且化感物质作用的持久性较差，一次投放量过高则极有可能对水体中生物体群落平衡造成剧烈破坏，使水生态全面失衡，反而导致水体水质快速恶化、水环境迅速崩溃而影响到目标生物的安全；投量过少则抑藻控藻效果不明显，同时可能作为一种有机营养源反而促进藻类繁殖。另外，特别是在人工景观养殖水体中，由于营养物含量过高，再加上长期稳定的光照和温度环境，使藻类物质持续爆发性繁殖的可能性大大增加，在这种情况下需要持续的化感作用才能有效抑制藻类繁殖，达到对水生态环境的有效控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓释型抑藻控藻剂的制备方法，由该方法获得的抑藻控藻剂在投放到水体中后可以起到持续有效的抑藻控藻效果，同时不会对水生态造成剧烈影响，保持水体环境的稳定性，尤其适合人工景观养殖水体的水华防治及水环境修复。
本发明所述缓释型抑藻控藻剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将化感物质用溶剂进行溶解，得到化感物质溶液；
(2)向化感物质溶液中加入适量蒸馏水，之后在室温下以25000～40000rpm的剪切速率分散处理至少10分钟；
(3)向剪切分散处理后的混合液中加入颗粒活性炭，低速搅拌吸附2～6小时，之后用中速滤纸抽滤过滤获得吸附后活性炭，所述吸附后活性炭再经温水洗涤及干燥处理后即得到缓释核；
(4)将适量壳聚糖溶解于2～10％的醋酸溶液中，使壳聚糖的浓度控制在0.2～0.8％，之后加入适量缓释核并以600～1000rpm的剪切速率分散处理10分钟，最后加入少量戊二醛，于40～65℃下交联10～90分钟，然后离心得到交联包覆后缓释核；
(5)交联包覆后缓释核经真空冷冻干燥后再用透析膜密封包裹，即获得所述缓释型抑藻控藻剂。
迄今所发现的化感物质均为植物次生代谢物，包括小分子有机酸、直链醇、脂肪酸、脂肪醛、酚类、酮类、萜类以及甾族化合物等，其中又以低分子有机酸、酚类和萜类最为常见，从溶解性上可分为脂溶性和水溶性两种，上述步骤(1)中根据具体化感物质的溶解性来选择合适的溶剂进行溶解，对于脂溶性化感物质(例如前述专利2014105705884、2015101375729以及2012102108685所获得的化感物质)，所述溶剂应当选择有机溶剂，发明人通过实验比较发现，溶解效果更好的有机溶剂有：乙醚、二甲基亚砜或丙酮。
由上述步骤(1)得到的化感物质溶液中，所述化感物质的浓度最好控制在5～15％。上述步骤(2)中，化感物质溶液与所加入的蒸馏水的质量比最好控制在1:5～1:10。上述步骤(3)中所述颗粒活性炭的加入量为所述化感物质溶液质量的5～15倍，所述颗粒活性炭为普通水处理用活性炭经研磨后再过200目筛获得。上述步骤(3)中的温水洗涤处理可采用如下方式：用40～50℃的温水按水与吸附后活性炭的质量比为1:0.5～1:1的比例洗涤吸附后活性炭2次。上述步骤(3)中的干燥处理为：将吸附后活性炭于65℃干燥48～72小时。上述步骤(4)中缓释核和戊二醛的优选加入量分别为溶液中壳聚糖加入量(质量)的20～80％和0.2～1.8％。上述步骤(5)中的透析膜采用截留分子量为10000道尔顿的聚合物透析膜，进一步地，所述聚合物透析膜由可生物降解聚合物制成。
本发明进一步提供由上述技术方案获得的所述缓释型抑藻控藻剂的使用方法：将所述缓释型抑藻控藻剂按照化感物质浓度为25～150mg/L的量直接投放到目标水体(包括海水、淡水养殖水体等)中。进一步地，所述缓释型抑藻控藻剂可先封装入保护体后再向目标水体投放，保护缓释剂不被生物或环境冲击破坏，并有利于回收，避免对环境造成二次污染。所述保护体内部具有可封装固体颗粒的空腔，保护体表面设有若干与其内部空腔相联通的孔隙。对于自然水体，所述保护体优选由生物可降解材料制成的编织笼，如可降解纱布或植物纤维等材料制成的编织笼。人工养殖或小型水族养殖水体可选用不锈钢打孔篮或调料篮，更换时只更换由透析膜包裹的缓释核部分即可。
由本发明技术方案获得的抑藻控藻剂可用于小型水族等淡、海水水体藻类控制，也可用于大范围水域藻类控制，在投放到水体中后可以起到持续有效的抑藻控藻效果，同时不会对水生态造成剧烈影响，在药剂持续发挥作用的同时保持水体环境的稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，实施例选取由专利2014105705884技术方案获得的化感物质制备缓释型抑藻控藻剂。
实施例1
化感物质的获得：采用乙酸乙酯从桉木APMP制浆废水中萃取化感物质，获得的有机相经60℃旋蒸浓缩至体积为有机相的3％为止，然后在氮气保护下挥发掉有机溶剂，获得化感物质。
缓释型抑藻控藻剂的制备：(1)将获得的化感物质用乙醚稀释溶解配制成固含量为10％的化感物质溶液；(2)取10克化感物质溶液，加入50克蒸馏水后于室温下30000rpm高速剪切分散处理10分钟；(3)向高速剪切分散处理后的混合液中加入100克颗粒活性炭(颗粒活性炭为普通水处理用活性炭经研磨并过200目筛后获得)，低速搅拌吸附4小时后用中速滤纸抽滤过滤获得吸附后活性炭，用40～50℃的温水按水与吸附后活性炭的质量比为1:1的比例洗涤吸附后活性炭2次，65℃干燥48小时后得到缓释核；(4)用2.5％醋酸溶解一定量的壳聚糖成0.5％的壳聚糖溶液，加入相当于壳聚糖50％重量的缓释核，600～1000rpm分散处理10分钟，之后加入相当于壳聚糖重量1.5％的戊二醛，50℃交联20分钟，然后3000rpm离心得到交联包覆后缓释核；(5)将交联包覆后缓释核真空冷冻干燥，干燥后直接取块状的交联包覆后缓释核用截留分子量为10000道尔顿的聚合物透析膜密封包裹，即获得所述缓释型抑藻控藻剂。
将由实施例1获得的缓释型抑藻控藻剂装入植物纤维编织笼中，按照化感物质浓度为100mg/L的量投放到海水养殖水体中。经检测，在人工实验条件下，相同条件下的赤潮发生概率降低85％，总藻类抑藻效率达50％。
实施例2
化感物质的获得：采用与实施例1相同的方法制备化感物质。
缓释型抑藻控藻剂的制备：(1)将获得的化感物质用丙酮稀释溶解配制成固含量为10％的化感物质溶液；(2)取10克化感物质溶液，加入75克蒸馏水后于室温下40000rpm高速剪切分散处理10分钟；(3)向高速剪切分散处理后的混合液中加入50克颗粒活性炭(颗粒活性炭为普通水处理用活性炭经研磨并过200目筛后获得)，低速搅拌吸附6小时后用中速滤纸抽滤过滤获得吸附后活性炭，用40～50℃的温水按水与吸附后活性炭的质量比为1:0.5的比例洗涤吸附后活性炭2次，65℃干燥60小时后得到缓释核；(4)用5％醋酸溶解一定量的壳聚糖成0.8％的壳聚糖溶液，加入相当于壳聚糖80％重量的缓释核，600～1000rpm分散处理10分钟，之后加入相当于壳聚糖重量1.8％的戊二醛，50℃交联60分钟，然后3000rpm离心得到交联包覆后缓释核；(5)将交联包覆后缓释核真空冷冻干燥，干燥后直接取块状的交联包覆后缓释核用截留分子量为10000道尔顿的聚合物透析膜密封包裹，即获得所述缓释型抑藻控藻剂。
将由实施例2获得的缓释型抑藻控藻剂装入植物纤维编织笼中，按照化感物质浓度为150mg/L的量投放到淡水养殖水体中。经检测，在人工实验条件下，相同条件下的赤潮发生概率降低95％，总藻类抑藻效率达72％。
对由上述实施例1和2获得的缓释型抑藻控藻剂作缓释性能的进一步测试，在相同实验条件下，测试采用两种不同的投放方式：第一种方式为直接向养殖水体投放化感物质，第二种方式是以缓释型抑藻控藻剂的形式进行投放，分别投放由实施例1和2获得的缓释型抑藻控藻剂。两种投放方式中化感物质成分及投放量完全相同。结果表明：在投放后15天内，两种投放方式均具有明显的抑藻效果，但在16～20天的期间内，第一种投放方式的抑藻率明显下降，至投放后第20天，其抑藻效果完全消失。相比之下，第二种投放方式的抑藻效果更持久，由实施例1和2获得的缓释型抑藻控藻剂在投放后50天内一直保持较高的抑藻率，其中第50天的抑藻率均高于30％。

Claims (8)

1.一种缓释型抑藻控藻剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将化感物质用溶剂进行溶解，得到化感物质溶液；
(2)向化感物质溶液中加入适量蒸馏水，之后在室温下以25000～40000rpm的剪切速率分散处理至少10分钟；
(3)向剪切分散处理后的混合液中加入颗粒活性炭，低速搅拌吸附2～6小时，之后用中速滤纸抽滤过滤获得吸附后活性炭，所述吸附后活性炭再经温水洗涤及干燥处理后即得到缓释核；
(4)将适量壳聚糖溶解于2～10％的醋酸溶液中，使壳聚糖的浓度控制在0.2～0.8％，之后加入适量缓释核并以600～1000rpm的剪切速率分散处理10分钟，最后加入少量戊二醛，于40～65℃下交联10～90分钟，然后离心得到交联包覆后缓释核；
(5)交联包覆后缓释核经真空冷冻干燥后再用透析膜密封包裹，即获得所述缓释型抑藻控藻剂。
2.根据权利要求1所述的缓释型抑藻控藻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对于脂溶性化感物质，所述溶剂选择乙醚、二甲基亚砜或丙酮。
3.根据权利要求1所述的缓释型抑藻控藻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，化感物质溶液中的所述化感物质的浓度为5～15％；所述步骤(2)中，化感物质溶液与所加入的蒸馏水的质量比为1:5～1:10；所述步骤(3)中，所述颗粒活性炭的加入量为所述化感物质溶液质量的5～15倍；所述步骤(4)中，所述缓释核和戊二醛的加入量分别为溶液中壳聚糖加入量的20～80％和0.2～1.8％；所述步骤(5)中的透析膜采用截留分子量为10000道尔顿的聚合物透析膜。
4.根据权利要求3所述的缓释型抑藻控藻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的温水洗涤处理采用如下方式：用40～50℃的温水按水与吸附后活性炭的质量比为1:0.5～1:1的比例洗涤吸附后活性炭2次；所述干燥处理为：将吸附后活性炭于65℃干燥48～72小时。
5.根据权利要求3所述的缓释型抑藻控藻剂的制备方法，其特征在于：所述聚合物透析膜由可生物降解聚合物制成。
6.一种通过权利要求1的制备方法获得的缓释型抑藻控藻剂的使用方法，其特征在于：将所述缓释型抑藻控藻剂按照化感物质浓度为25～150mg/L的量直接投放到目标水体中。
7.根据权利要求6所述的缓释型抑藻控藻剂的使用方法，其特征在于：将所述缓释型抑藻控藻剂先封装入保护体后再向目标水体投放；所述保护体内部具有可封装固体颗粒的空腔，同时保护体表面设有若干与所述空腔相联通的孔隙。
8.根据权利要求7所述的缓释型抑藻控藻剂的使用方法，其特征在于：所述保护体由生物可降解材料制成。
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