CN107555607B - 一种生物复合增氧剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生物复合增氧剂，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60‑80份、稳定剂5‑20份、谷氨酰胺5‑15份、淀粉浆2‑15份、微生物组合物15‑30份；其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域，具体地，本发明涉及一种生物复合增氧剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济发展，生活的改善，对水产品的需求越来越大，由于野生水产品资源的限制及各地政府部门的严控，人工养殖的水产品数量在社会水产品总量中的比重日益增加。中国作为全世界最大的水产品生产国、消费国、加工国以及出口国，出产超过世界上1/3的鱼类数量，中国水产养殖约占鱼类产量的72％，超过了全球水产养殖量的60％，产值占全球水产养殖产值的50％左右。随着各类先进养殖设备的研制，规模化和集约化养殖形式已经被广泛开发，极大的增加了世界水产养殖业的丰富度，有力的推动了现代化渔业的发展方向。目前，中国水产养殖业发展迅猛，带来了可观的经济利益和良好的社会反响。
溶解氧是水体环境中一重要因子，其是养殖对象以及水体环境中其他生物生存所必需的，同时也是维持良好的水体环境所不可或缺的因素。
在水产养殖过程中，传统的增氧方式已不能满足水产养殖业的需求，强动力的增氧机械易使鱼、虾受伤，且溶氧分布不均，目前的增氧剂种类繁多，主要包括粉剂和颗粒剂两种。粉剂由于质轻，使用时易被风吹散，同时也很难达到养殖池底部发挥增氧功用。颗粒增氧剂则可以达到养殖池底部，增氧效果更佳。
现有的增氧剂，如过氧化氢碳酰胺双功能增氧剂和碳酸酰胺高效增氧剂，这些增氧剂中均含有有机物和重金属离子等有害物质，并带有一定的刺激性气味，在水产养殖、吸氧保健中会对人体产生一定的危害，不利于人的健康；同时增氧剂稳定性不好，当温度较高或贮存时间较长时，增氧剂容易分解，在使用时活性氧量下降、效果降低；过碳酸钠可以替代过氧化氢碳酰胺、碳酸酰胺作为水产养殖业的产氧剂，给在贮运过程中的鱼、虾、蟹等生物供氧保鲜；但是，其稳定、复配协调性差。
另外，随着高密度、工厂化养殖方式的发展，大量残饵、粪便等残留在养殖水体中，导致水体生态负荷超重，微生态环境失衡，致病菌爆发及抗生素残留等问题严重影响动物健康及水产品质量。养殖环境自身污染的根源是高有机负荷，及时有效的降解去除养殖水体的有机质等污染物，恢复养殖环境的生态平衡，是解决问题的关键之一。
芽孢杆菌是一类含有淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等丰富酶系的降解微生物，具有生长代谢快、环境适应性强等优点，并且具有抑制致病菌生长、增加动物免疫力等生防功能，其在养殖水体修复方面已被广泛应用。大量外源性的芽孢杆菌微生态制剂应用于养殖水体修复，虽发挥了一定的净化水体功能，但是由于养殖水体环境差异较大、营养匮乏，外源菌株有时无法有效生长代谢，导致微生态制剂的净化效果大打折扣。
因此，针对上述问题，本发明提供一种生物复合增氧剂，其不仅用于水产养殖用消毒、增氧，防病抗病还可以改善水质、降低水域中氨氮含量；同时保持过碳酸钠在高低温情况下稳定，并缓慢长效释放氧气，给在贮运过程中的鱼、虾、蟹等生物供氧保鲜。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供一种生物复合增氧剂，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-80份、稳定剂5-20份、谷氨酰胺5-15份、淀粉浆2-15份、微生物组合物15-30份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸。
在一种实施方式中，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-75份、稳定剂5-18份、谷氨酰胺5-12份、淀粉浆2-10份、微生物组合物20-28份。
在一种实施方式中，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份。
在一种实施方式中，所述过氧化物包括过氧化钙、过碳酸钠、过碳酸酰胺中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述稳定剂包括碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、淀粉、明胶、糊精、糖蜜、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或多种。
在一种实施方式中，所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇。
在一种实施方式中，所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌。
在一种实施方式中，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:(0.5-1.5)1:(0.5-1)。
在一种实施方式中，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8。
本发明另一方面提供一种生物复合增氧剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份向反应器中加入微生物组合物、谷氨酰胺、淀粉浆搅拌均匀后倒入发酵坑中，堆积发酵20天，然后取出晒干；将其粉碎成细粉状，得到细粉状混合物，颗粒细度为0.05-0.1mm；
(2)按重量份向步骤(1)中得到的细粉状混合物加入过氧化物组合物、稳定剂搅拌混合均匀，然后经过压实机压实，得到生物复合增氧剂。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
“聚合物”意指通过聚合相同或不同类型的单体所制备的聚合化合物。通用术语“聚合物”包含术语“均聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”与“共聚体”。
“共聚体”意指通过聚合至少两种不同单体制备的聚合物。通用术语“共聚体”包括术语“共聚物”(其一般用以指由两种不同单体制备的聚合物)与术语“三元共聚物”(其一般用以指由三种不同单体制备的聚合物)。其亦包含通过聚合更多种单体而制造的聚合物。“共混物”意指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而形成的聚合物。
本发明第一方面提供一种生物复合增氧剂，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-80份、稳定剂5-20份、谷氨酰胺5-15份、淀粉浆2-15份、微生物组合物15-30份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸。
在一种实施方式中，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-75份、稳定剂5-18份、谷氨酰胺5-12份、淀粉浆2-10份、微生物组合物20-28份。
在一种实施方式中，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份。
过氧化物作为杀菌供氧剂，通过过氧化物分解成过氧化氢及进一步分解成活性氧，活性氧具有强氧化性，可直接与细菌及病毒的蛋白质和核酸发生反应，使物质结构遭到破坏导致其死亡，从而对植物根部进行杀菌；过氧化物分解成氧气，以氢键缔合而溶解在水中。
在一种实施方式中，所述过氧化物包括过氧化钙、过碳酸钠、过碳酸酰胺中的一种或多种；优选地，所述过氧化物为过碳酸钠。
过碳酸钠学名为过氧碳酸钠，遇水分解后产生氧气和碳酸钠，其在较低的水温下即可迅速分解释放出氧气从而实现增氧、杀菌等的功效，同时也会分解产生碳酸钠，碳酸钠可以提高池塘水体以及底质的pH值，降低水体和底质中的重金属离子含量。
在一种实施方式中，所述多孔二氧化硅为SBA-15。
所述过氧化物组合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应器中加入纯化水、过氧化物，搅拌溶解后，加入多孔二氧化硅粉末，室温下搅拌6h，得到负载过氧化物的多孔二氧化硅；所述纯化水与所述过氧化物、所述多孔二氧化硅粉末的重量比为15：1：2.4；
(2)向反应器中加入羧甲基壳聚糖、纯化水，搅拌，加入3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷，搅拌3h，降温至0-5℃，静置20h，加入步骤(1)得到的负载过氧化物的多孔二氧化硅，室温搅拌12h，反应结束后，产物离心分离，纯化子水洗涤两次，将所得产物置于冻干机中冻干，得到过氧化物组合物；所述羧甲基壳聚糖、所述纯化水、所述3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷、所述负载过氧化物的多孔二氧化硅的重量比为1：20：0.005：5。
本发明通过3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷一端的环氧基团与羧甲基壳聚糖分子中的氨基相互反应，以及其另一端的三甲氧基硅烷基团与多孔硅表面的硅羟基相互反应，从而将二者相连，构建pH响应型羧甲基壳聚糖/大多孔二氧化硅纳米复合载体。该体系不但具有优异的生物相容性能，并且具有高效的装载及释放效率，克服了传统介孔硅基载体孔道尺寸上的局限。通过改性多孔二氧化硅载体负载过碳酸钠，不仅有效提高了过碳酸钠的稳定性，且依靠孔径大小、表面官能团的响应性以及孔径形态控制过碳酸钠的释放。
在一种实施方式中，所述稳定剂包括碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、淀粉、明胶、糊精、糖蜜、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或多种；优选地，所述稳定剂为糊精。
在一种实施方式中，所述生物复合增氧剂的制备原料还包括2-10份腐植酸钠。
腐植酸钠，无毒无臭无腐蚀，极易于水，是多功能的高分子化合物，含有羟基，醌基，羧基等较多的活性基团，具有很大的内表面积，有较强的吸附，交换，络合，螯合能力。可以强力吸附水中氨、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，稳定水体pH值，改善养殖环境、活化土壤、改良底质；络合水体中的重金属离子，吸附水中氨、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质并聚合水中悬浮物，活化水体，增加溶氧，维持水域生态平衡，促进益菌藻类的繁殖，维持水色，避免池塘老化。
在一种实施方式中，所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇。
所述基质材料的制备方法包括以下步骤：
(1)制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物/四氧化三铁混合溶液：向反应器中加入聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氢呋喃，搅拌，待完全溶解后，加入四氧化三铁，搅拌0.5h；所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物与所述四氢呋喃、所述四氧化三铁的重量比为1：5：0.2；
(2)向PVA/四氢呋喃混合溶液中滴加步骤(1)中得到的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/四氧化三铁混合溶液，滴加完毕后，搅拌1h后，50℃减压除去四氢呋喃，得到负载四氧化三铁的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米微球；所述PVA与所述四氧化三铁的重量比为1：0.08；所述PVA/四氢呋喃混合溶液中所述PVA与所述四氢呋喃的重量比为1：3。
在一种实施方式中，所述基质材料的制备原料中四氧化三铁为磁性纳米粒子四氧化三铁。
所述磁性纳米粒子四氧化三铁的制备方法如下：
向反应器中加入乙酰丙酮铁、油酸、1，2-十二元醇、油胺、二甲苯醚，并通入氮气，搅拌0.5h，升温至200℃，保温反应2h，然后停止通入氮气，升温至300℃，保温反应1h，停止反应，降温至室温，加入无水乙醇，搅拌0.5h，过滤，60℃减压干燥20h，得到所述磁性纳米粒子四氧化三铁；所述乙酰丙酮铁、所述油酸、所述1，2-十二元醇、所述油胺、所述二甲苯醚、所述无水乙醇的重量比为1：2.5：3：2.2：12：20。
所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
(1)氧化碳纳米管：在干燥的反应器中加入质量浓度98％的浓硫酸和硝酸钠，冰水浴下冷却，0-5℃条件下，搅拌加入碳纳米管，混合均匀后缓慢加入高锰酸钾，控制反应温度为10-15℃，反应2h，35℃条件下继续搅拌反应2h，加入去离子水，控制反应液温度在98℃，继续搅拌0.5h，再加入质量浓度为30％的双氧水，趁热过滤，并用稀盐酸(1mol/L)对产物进行洗涤至中性，60℃条件下减压干燥24h，即得到氧化碳纳米管；所述酸化碳纳米管与所述硝酸钠、所述高锰酸钾的重量比为1：0.6：4；所述碳纳米管与所述质量浓度98％的浓硫酸、所述质量浓度为30％的双氧水、所述去离子水的质量体积比为1：20：3：20；
(2)改性碳纳米管：向反应器中加入步骤(1)得到的氧化碳纳米管、柠檬酸，在氮气条件下搅拌，升温至150℃保温反应3h，降温至室温，加入相对氧化碳纳米管10倍重量的纯化水搅拌，过滤，并用纯化水洗涤3次，80℃减压干燥10h，得到改性碳纳米管；所述氧化碳纳米管、柠檬酸的重量比为1：3。
芽孢杆菌是一类含有淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等丰富酶系的降解微生物，具有生长代谢快、环境适应性强等优点，并且具有抑制致病菌生长、增加动物免疫力等生防功能，其在养殖水体修复方面已被广泛应用。大量外源性的芽孢杆菌微生态制剂应用于养殖水体修复，虽发挥了一定的净化水体功能，但是由于养殖水体环境差异较大、营养匮乏，外源菌株有时无法有效生长代谢，导致微生态制剂的净化效果大打折扣。
微生态菌现在大多是采用将其制成微生态制剂直接泼洒于养殖池中，易造成二次污染，且使用的有益菌主要是单一菌种，单菌种因其在养殖水体中的增殖受其它微生物竞争作用的制约，因此施用效果单一、有效活菌数少、处理效果不理想；而混合菌能利用菌种之间的协同作用克服单菌种出现的弊端。
在一种实施方式中，所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌。
在一种实施方式中，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:(0.5-1.5)1:(0.5-1)。
在一种实施方式中，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8。
本发明中所述枯草芽孢杆菌、所述乳酸菌、所述酵母菌为枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis strain OL-14、乳酸菌Lactobacillus sp.JCM 8693、酵母菌Saccharomycetessp.OHZ67。
所述微生物组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)将基质材料、海藻酸钠、改性碳纳米管、去离子水混合均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，静置冷却至35℃，加入微生物菌体，搅拌1h，得到待固定化微生物的混合溶液；所述基质材料与所述改性碳纳米管、所述海藻酸钠、所述去离子水的重量比为1：0.01：0.012：20；所述基质材料与所述微生物菌体的重量比为1：0.02；
(2)将氯化钙加入去离子水中，搅拌均匀，向氯化钙溶液中滴加步骤(1)中待固定化微生物的混合溶液，使之形成球形颗粒，静置，浸泡20h，将球形颗粒过滤取出，去离子水冲洗，即得固定化微生物颗粒；所述氯化钙与所述去离子水的重量比为0.02：1，所述氯化钙与所述基质材料的重量比为0.02：1。
本发明中基质材料和改性碳纳米管的多孔结构可增大微生物的附着面积，经固定化的微生物浓度得到提高，保证了微生物的高浓度与高活性；基质材料和改性碳纳米管的多孔结构有利于提高其传质性能，有利于氧气、营养物质等进入材料内部供微生物分解利用，同时也有利于微生物产生的代谢产物排出材料外部；另外，改性碳纳米管中含有极性基团磺酸基功能基团可直接与微生物细胞表面的反应基团如氨基、羟基等进行互联，形成共价键进一步达到固化的效果，进一步增大了微生物的浓度，有利于提高微生物对污染物的去除效率；另外改性碳纳米管上接枝柠檬酸，为微生物菌体提供碳源，保证菌株有效生长代谢，促进微生态制剂的净化效果。
谷氨酰胺是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化物，是体液中较丰富的氨基酸之一，常作为食品加工中的营养增补剂。它可以为机体提供必需的氮源，促使肌细胞内蛋白质的合成，可以维持酸碱平衡，同时具有重要的免疫调节作用，促使淋巴细胞、巨噬细胞的分化增殖，提高机体抵御不良环境的能力。
本发明另一方面提供一种生物复合增氧剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份向反应器中加入微生物组合物、谷氨酰胺、淀粉浆搅拌均匀后倒入发酵坑中，堆积发酵20天，然后取出晒干；将其粉碎成细粉状，得到细粉状混合物，颗粒细度为0.05-0.1mm；
(2)按重量份向步骤(1)中得到的细粉状混合物加入过氧化物组合物、稳定剂搅拌混合均匀，然后经过压实机压实，得到生物复合增氧剂。
本发明中，通过过氧化物组合物、稳定剂、谷氨酰胺、淀粉浆、微生物组合物协同作用，得到的生物复合增氧剂，其不仅用于水产养殖用消毒、增氧，防病抗病还可以改善水质、降低水域中氨氮含量；同时保持过碳酸钠在高低温情况下稳定，并缓慢长效释放氧气，给在贮运过程中的鱼、虾、蟹等生物供氧保鲜；所述生物复合增氧剂还能深入渗透到池底，快速分解池底淤泥，降解池底残饵、粪便、动植物尸体和有机碎屑，所用的复合微生物菌可有效吸附池底氨氮、亚硝酸盐、藻毒素等有害物质，降低水域中氨氮含量，提高池底溶解氧，降低水体酸度、稳定水体pH值，补充微量元素，提高水位透明度，达到改良底质、净化水质的目的。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，购于国药化学试剂。
实施例1
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份向反应器中加入微生物组合物、谷氨酰胺、淀粉浆搅拌均匀后倒入发酵坑中，堆积发酵20天，然后取出晒干；将其粉碎成细粉状，得到细粉状混合物，颗粒细度为0.05-0.1mm；
(2)按重量份向步骤(1)中得到的细粉状混合物加入过氧化物组合物、稳定剂搅拌混合均匀，然后经过压实机压实，得到生物复合增氧剂。
所述过氧化物组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)向反应器中加入纯化水、过氧化物，搅拌溶解后，加入多孔二氧化硅粉末，室温下搅拌6h，得到负载过氧化物的多孔二氧化硅；所述纯化水与所述过氧化物、所述多孔二氧化硅粉末的重量比为15：1：2.4；
(2)向反应器中加入羧甲基壳聚糖、纯化水，搅拌，加入3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷，搅拌3h，降温至0-5℃，静置20h，加入步骤(1)得到的负载过氧化物的多孔二氧化硅，室温搅拌12h，反应结束后，产物离心分离，纯化子水洗涤两次，将所得产物置于冻干机中冻干，得到过氧化物组合物；所述羧甲基壳聚糖、所述纯化水、所述3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷、所述负载过氧化物的多孔二氧化硅的重量比为1：20：0.005：5。
所述微生物组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)将基质材料、海藻酸钠、改性碳纳米管、去离子水混合均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，静置冷却至35℃，加入微生物菌体，搅拌1h，得到待固定化微生物的混合溶液；所述基质材料与所述改性碳纳米管、所述海藻酸钠、所述去离子水的重量比为1：0.01：0.012：20；所述基质材料与所述微生物菌体的重量比为1：0.02；
(2)将氯化钙加入去离子水中，搅拌均匀，向氯化钙溶液中滴加步骤(1)中待固定化微生物的混合溶液，使之形成球形颗粒，静置，浸泡20h，将球形颗粒过滤取出，去离子水冲洗，即得固定化微生物颗粒；所述氯化钙与所述去离子水的重量比为0.02：1，所述氯化钙与所述基质材料的重量比为0.02：1。
所述基质材料的制备方法包括以下步骤：
(1)制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物/四氧化三铁混合溶液：向反应器中加入聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氢呋喃，搅拌，待完全溶解后，加入四氧化三铁，搅拌0.5h；所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物与所述四氢呋喃、所述四氧化三铁的重量比为1：5：0.2；
(2)向PVA/四氢呋喃混合溶液中滴加步骤(1)中得到的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/四氧化三铁混合溶液，滴加完毕后，搅拌1h后，50℃减压除去四氢呋喃，得到负载四氧化三铁的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米微球；所述PVA与所述四氧化三铁的重量比为1：0.08；所述PVA/四氢呋喃混合溶液中所述PVA与所述四氢呋喃的重量比为1：3。
所述改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
(1)氧化碳纳米管：在干燥的反应器中加入质量浓度98％的浓硫酸和硝酸钠，冰水浴下冷却，0-5℃条件下，搅拌加入碳纳米管，混合均匀后缓慢加入高锰酸钾，控制反应温度为10-15℃，反应2h，35℃条件下继续搅拌反应2h，加入去离子水，控制反应液温度在98℃，继续搅拌0.5h，再加入质量浓度为30％的双氧水，趁热过滤，并用稀盐酸(1mol/L)对产物进行洗涤至中性，60℃条件下减压干燥24h，即得到氧化碳纳米管；所述酸化碳纳米管与所述硝酸钠、所述高锰酸钾的重量比为1：0.6：4；所述碳纳米管与所述质量浓度98％的浓硫酸、所述质量浓度为30％的双氧水、所述去离子水的质量体积比为1：20：3：20；
(2)改性碳纳米管：向反应器中加入步骤(1)得到的氧化碳纳米管、柠檬酸，在氮气条件下搅拌，升温至150℃保温反应3h，降温至室温，加入相对氧化碳纳米管10倍重量的纯化水搅拌，过滤，并用纯化水洗涤3次，80℃减压干燥10h，得到改性碳纳米管；所述氧化碳纳米管、柠檬酸的重量比为1：3。
实施例2
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物80份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物16份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1。
实施例3
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60份、稳定剂6份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物30份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1。
实施例4
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:0.5:0.5；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1。
实施例5
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1.5:1；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1。
对比例1
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物为过氧化物；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述过氧化物组合物为过碳酸钠。
对比例2
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌。
对比例3
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为乳酸菌；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述微生物菌体为乳酸菌。
对比例4
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为酵母菌；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述微生物菌体为酵母菌。
对比例5
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述微生物组合物为海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管。
对比例6
所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份，腐植酸钠6份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体；所述过氧化物为过碳酸钠；所述稳定剂为糊精；所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8；
所述生物复合增氧剂的制备方法、所述过氧化物组合物的制备方法、所述微生物组合物的制备方法、所述基质材料的制备方法及所述改性碳纳米管的制备方法同实施例1，区别在于所述微生物组合物为基质材料、海藻酸钠、微生物菌体。
性能测试：
将鲤鱼(平均体重50±5g)饲养于大棚水泥养殖池(4m×1.2m×1.5m)，有效水体积为5m3，将鱼分为3组，饲养密度为0.9kg/m3，日投喂量为鱼体重的2％，早、中、晚定时投喂，经过5d的暂养预饲后开始试验，试验期间不换水。共设置2组试验，每组设置60尾鱼；不同组试验条件设计如下：1号池：为空白对照组1，不机械充氧，不投放增氧剂；2号池：为空白对照组2，不机械充氧，投放过碳酸钠；3-14号池：为试验组，不机械充氧，投放生物复合增氧剂。
每天早晚各投放一次增氧剂，每次0.5g/m3；每2天测定一次氨氮、亚硝氮含量；每天测定早、中、晚水体的溶氧、温度。
表1性能测试结果
从上述数据可以看出，本发明提供的一种生物复合增氧剂，其不仅用于水产养殖用消毒、增氧，防病抗病还可以改善水质、降低水域中氨氮含量；同时保持过碳酸钠在高低温情况下稳定，并缓慢长效释放氧气，给在贮运过程中的鱼、虾、蟹等生物供氧保鲜。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (8)
1.一种生物复合增氧剂，其特征在于，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-80份、稳定剂5-20份、谷氨酰胺5-15份、淀粉浆2-15份、微生物组合物15-30份；
其中，所述过氧化物组合物包括过氧化物、改性多孔二氧化硅，所述改性多孔二氧化硅为羧甲基壳聚糖改性多孔二氧化硅；所述微生物组合物包括基质材料、海藻酸钠、微生物菌体、改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为氧化碳纳米管接枝柠檬酸；
所述基质材料的制备原料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、四氧化三铁、聚乙烯醇；
所述微生物菌体为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌。
2.根据权利要求1所述生物复合增氧剂，其特征在于，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物60-75份、稳定剂5-18份、谷氨酰胺5-12份、淀粉浆2-10份、微生物组合物20-28份。
3.根据权利要求2所述生物复合增氧剂，其特征在于，按重量份计算，所述生物复合增氧剂的制备原料包括过氧化物组合物70份、稳定剂12份、谷氨酰胺10份、淀粉浆8份、微生物组合物26份。
4.根据权利要求1所述生物复合增氧剂，其特征在于，所述过氧化物包括过氧化钙、过碳酸钠、过碳酸酰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述生物复合增氧剂，其特征在于，所述稳定剂包括碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、淀粉、明胶、糊精、糖蜜、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或多种。
6.根据权利要求1所述生物复合增氧剂，其特征在于，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:(0.5-1.5):(0.5-1)。
7.根据权利要求6所述生物复合增氧剂，其特征在于，所述微生物菌体中所述枯草芽孢杆菌与所述乳酸菌、所述酵母菌的重量比为2:1:0.8。
8.根据权利要求1-7任一项所述生物复合增氧剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份向反应器中加入微生物组合物、谷氨酰胺、淀粉浆搅拌均匀后倒入发酵坑中，堆积发酵20天，然后取出晒干；将其粉碎成细粉状，得到细粉状混合物，颗粒细度为0.05-0.1mm；
(2)按重量份向步骤(1)中得到的细粉状混合物加入过氧化物组合物、稳定剂搅拌混合均匀，然后经过压实机压实，得到生物复合增氧剂。
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