CN110182969A - 一种水产养殖净水剂及其制备方法 - Google Patents

一种水产养殖净水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水产养殖净水剂及其制备方法，属于净水剂领域。该净水剂包括以下重量份的原料：建筑垃圾50‑60份、粉煤灰10‑13份、氧化石墨烯6‑8份、纳米二氧化钛4‑6份、复合菌剂1‑2份、壳聚糖10‑12份、羧甲基纤维素10‑12份、聚合硫酸铝铁20‑26份和聚丙烯酰胺8‑12份。通过将建筑垃圾形成净水剂骨架，中间填充以壳聚糖交联羧甲基纤维素为壁材，氧化石墨烯、纳米二氧化钛和复合菌剂为芯材的微胶囊，辅以粉煤灰、聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺，在取得了优异净水效果的同时，也成功实现了工业废物的再次利用，具有良好的社会效益。

Description

一种水产养殖净水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于净水剂领域，更具体地说，涉及一种水产养殖净水剂及其制备方法。
背景技术
我国的水产养殖业发达程度位居世界之首，但是环境保护措施滞后一些临海城市的港湾众多，浅海滩涂辽阔，海洋生物资源丰富。目前，养殖方式已由以前的粗养、半精养向精养过渡，但由于片面追求经济效益，养殖密度过大，养殖品种单一，养殖水体中自然生态体系的平衡被打破，自身污染严重。另外，由于工业废水、生活污水的乱排乱放，导致养殖水体的外源污染也日益严重，养殖病害频繁发生。目前，养殖业者常使用广谱性抗生素来控制病害的发生，但这只是暂时性的解决办法，因为使用抗生素不止残留性强、增加了细菌的抗药性，更破坏了养殖水域正常生物区系的平衡，以致形成恶性循环。
水产养殖废水中主要的污染物有氨氮、亚硝酸盐、有机污染物、磷及污损生物。与工业、生活污水不同，水产鱼污水属污染物成分简单的低浓度有机污水，BOD一般不超过80mg/L。但水产生物对水质的要求较高，氨氮和硫化氢是育苗水体中最普遍的有害物质，水体中的氨氮和硫化氢浓度会随着育苗的进行而逐渐升高。氨氮是水产生物的排泄物，也是残饵、粪便以及动植物尸体等含氮有机物分解的终产物。硫化氢则是由于含硫有机物在缺氧条件下，由厌氧细菌分解形成。水质和底质败坏而诱发弧菌等致病菌的大量繁殖，导致疾病发生；更多的是由于生态系统的破坏和放养密度的增加而导致生态失衡的综合因素所致，水生物的抗病力降低，造成更易感染致病菌。
与此同时，随着我国城镇化进程不断加快，建筑垃圾生产量持续增加，占城市垃圾的30％-40％，造成了严重的生态危机。长期以来，因缺乏统一完善的建筑垃圾管理办法，缺乏科学有效、经济可行的处置技术，建筑垃圾绝大部分未经任何处理，便被运往市郊露天堆放或简易填埋，存量建筑垃圾已达到200多亿吨。我国建筑产业正处于快速发展时期，建筑垃圾资源化推进严重滞后，目前资源化利用率不足5％，远远低于欧盟(90％)、日本(97％)和韩国(97％)等发达国家和地区。建筑垃圾资源化利用事关城市生态环境的协调发展，我国建筑垃圾的综合利用已刻不容缓。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水产养殖净水剂及其制备方法，能够大大降低水产养殖废水中的有机物及氮磷含量，消除育苗水体中的有害物质，投加方便，药效持续，同时实现了建筑垃圾的再次利用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾50-60份、粉煤灰10-13份、氧化石墨烯6-8份、纳米二氧化钛4-6份、复合菌剂1-2份、壳聚糖10-12份、羧甲基纤维素10-12份、聚合硫酸铝铁20-26份和聚丙烯酰胺8-12份。
作为优选的技术方案，所述的复合菌剂为EM菌剂。
作为优选的技术方案，所述的建筑垃圾粒径为10-20mm，粉煤灰粒径为1-2mm。
作为优选的技术方案，所述的氧化石墨烯、纳米二氧化钛、复合菌剂、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。
作为优选的技术方案，所述的微胶囊粒径为4-6mm。
一种上述水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成10-20mm的颗粒，以2-4℃/min的速率从室温升至30-40℃，保温5-10min；再以6-8℃的速率进一步升至50-60℃，保温5-10min；
(2)将氧化石墨烯、复合菌剂溶解在蒸馏水中，加入纳米二氧化钛，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
作为优选的技术方案，所述超声分散的时间为20-30min，频率为20-40KHz。
作为优选的技术方案，所述喷雾干燥的条件为进风温度为120-150℃、出风温度为60-80℃、进料温度为50-90℃、雾化压力0.2-0.5Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过将建筑垃圾形成净水剂骨架，中间填充以壳聚糖交联羧甲基纤维素为壁材，氧化石墨烯、纳米二氧化钛和复合菌剂为芯材的微胶囊，辅以粉煤灰、聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺，在取得了优异净水效果的同时，也成功实现了工业废物的再次利用，具有良好的社会效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及对比例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾55份、粉煤灰12份、氧化石墨烯7份、纳米二氧化钛5份、EM菌剂2份、壳聚糖11份、羧甲基纤维素11份、聚合硫酸铝铁23份和聚丙烯酰胺10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm。所述的氧化石墨烯、纳米二氧化钛、EM菌剂、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。所述的微胶囊粒径为4-6mm。
该水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min；
(2)将氧化石墨烯、EM菌剂溶解在蒸馏水中，加入纳米二氧化钛，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
其中，所述超声分散的时间为25min，频率为30KHz。所述喷雾干燥的条件为进风温度为135℃、出风温度为70℃、进料温度为70℃、雾化压力0.4Mpa。
对比例1
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾55份、粉煤灰12份、氧化石墨烯7份、纳米二氧化钛5份、壳聚糖11份、羧甲基纤维素11份、聚合硫酸铝铁23份和聚丙烯酰胺10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm。所述的氧化石墨烯、纳米二氧化钛、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。所述的微胶囊粒径为4-6mm。
该水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min；
(2)将氧化石墨烯溶解在蒸馏水中，加入纳米二氧化钛，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
其中，所述超声分散的时间为25min，频率为30KHz。所述喷雾干燥的条件为进风温度为135℃、出风温度为70℃、进料温度为70℃、雾化压力0.4Mpa。
对比例2
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾55份、粉煤灰12份、氧化石墨烯7份、EM菌剂2份、壳聚糖11份、羧甲基纤维素11份、聚合硫酸铝铁23份和聚丙烯酰胺10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm。所述的氧化石墨烯、EM菌剂、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。所述的微胶囊粒径为4-6mm。
该水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min；
(2)将氧化石墨烯、EM菌剂溶解在蒸馏水中，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
其中，所述超声分散的时间为25min，频率为30KHz。所述喷雾干燥的条件为进风温度为135℃、出风温度为70℃、进料温度为70℃、雾化压力0.4Mpa。
对比例3
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾55份、粉煤灰12份、纳米二氧化钛5份、壳聚糖11份、羧甲基纤维素11份、聚合硫酸铝铁23份和聚丙烯酰胺10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm。所述的纳米二氧化钛、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。所述的微胶囊粒径为4-6mm。
该水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min；
(2)将复合菌剂溶解在蒸馏水中，加入纳米二氧化钛，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
其中，所述超声分散的时间为25min，频率为30KHz。所述喷雾干燥的条件为进风温度为135℃、出风温度为70℃、进料温度为70℃、雾化压力0.4Mpa。
对比例4
一种水产养殖净水剂，包括以下重量份的原料：建筑垃圾55份、粉煤灰12份、氧化石墨烯7份、纳米二氧化钛5份、EM菌剂2份、壳聚糖11份、羧甲基纤维素11份、聚合硫酸铝铁23份和聚丙烯酰胺10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm。
该水产养殖净水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min；
(2)将氧化石墨烯、纳米二氧化钛、EM菌剂、壳聚糖、羧甲基纤维素、聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺混合均匀，配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
将上述实施例及对比例1-4制备的净水剂等量投加到水产养殖废水中，分别在1d和3d对处理后水体进行检测，其结果分别如表1、表2所示。
实施例 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
DO(mg/L) 8.2 2.1 6.3 5.0 4.7
氨氮(mg/L) NG 1.4 0.2 0.1 0.1
硫化氢(mg/L) NG 0.8 NG NG NG
表1净水剂处理1d后水质检测结果
实施例 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
DO(mg/L) 7.8 2.1 6.2 4.8 3.0
氨氮(mg/L) NG 1.7 0.2 0.1 1.2
硫化氢(mg/L) NG 1.1 NG NG 0.6
表2净水剂处理3d后水质检测结果
可见，氧化石墨烯、纳米二氧化钛、EM菌剂三者之间存在协同作用，其净水效果远远优于其它组合。此外，微胶囊形式有效的保障了净水剂的持续性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水产养殖净水剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：建筑垃圾50-60份、粉煤灰10-13份、氧化石墨烯6-8份、纳米二氧化钛4-6份、复合菌剂1-2份、壳聚糖10-12份、羧甲基纤维素10-12份、聚合硫酸铝铁20-26份和聚丙烯酰胺8-12份。
2.如权利要求1所述的净水剂，其特征在于：所述的复合菌剂为EM菌剂。
3.如权利要求1所述的净水剂，其特征在于：所述的建筑垃圾粒径为10-20mm，粉煤灰粒径为1-2mm。
4.如权利要求1所述的净水剂，其特征在于：所述的氧化石墨烯、纳米二氧化钛、复合菌剂、壳聚糖和羧甲基纤维素以微胶囊的形式存在。
5.如权利要求4所述的净水剂，其特征在于：所述的微胶囊粒径为4-6mm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述水产养殖净水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将建筑垃圾粉碎成10-20mm的颗粒，以2-4℃/min的速率从室温升至30-40℃，保温5-10min；再以6-8℃的速率进一步升至50-60℃，保温5-10min；
(2)将氧化石墨烯、复合菌剂溶解在蒸馏水中，加入纳米二氧化钛，超声分散，得到均质溶液；
(3)将壳聚糖和羧甲基纤维素加入到所述均质溶液中，搅拌均匀；
(4)对步骤(3)所得溶液进行喷雾干燥得到微胶囊；
(5)将聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺配置成溶液，向上述溶液中依次投加步骤(1)所得建筑垃圾颗粒、步骤(4)所得微胶囊及粉煤灰，搅拌干燥，即得水产养殖净水剂。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述超声分散的时间为20-30min，频率为20-40KHz。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥的条件为进风温度为120-150℃、出风温度为60-80℃、进料温度为50-90℃、雾化压力0.2-0.5Mpa。
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