CN116216874A - 一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 - Google Patents
一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116216874A CN116216874A CN202310288356.9A CN202310288356A CN116216874A CN 116216874 A CN116216874 A CN 116216874A CN 202310288356 A CN202310288356 A CN 202310288356A CN 116216874 A CN116216874 A CN 116216874A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water body
- controlling
- restoration agent
- bloom
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 35
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 claims abstract description 22
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 25
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 14
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 10
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 10
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000005067 remediation Methods 0.000 claims 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000007952 growth promoter Substances 0.000 abstract 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 3
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 229930188224 Cryptophycin Natural products 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 108010006226 cryptophycin Proteins 0.000 description 1
- PSNOPSMXOBPNNV-VVCTWANISA-N cryptophycin 1 Chemical compound C1=C(Cl)C(OC)=CC=C1C[C@@H]1C(=O)NC[C@@H](C)C(=O)O[C@@H](CC(C)C)C(=O)O[C@H]([C@H](C)[C@@H]2[C@H](O2)C=2C=CC=CC=2)C/C=C/C(=O)N1 PSNOPSMXOBPNNV-VVCTWANISA-N 0.000 description 1
- PSNOPSMXOBPNNV-UHFFFAOYSA-N cryptophycin-327 Natural products C1=C(Cl)C(OC)=CC=C1CC1C(=O)NCC(C)C(=O)OC(CC(C)C)C(=O)OC(C(C)C2C(O2)C=2C=CC=CC=2)CC=CC(=O)N1 PSNOPSMXOBPNNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000020774 essential nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 235000008935 nutritious Nutrition 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000013595 supernatant sample Substances 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/20—Prevention of biofouling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
本发明涉及水体生态修复领域，具体涉及一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用，包括纳米纤维载体、负载于纳米纤维载体上的纳米聚硅酸和附着于纳米纤维载体上的硅藻。其能够在藻类富集区域为硅藻提供生长附着位点，稳定持续释放纳米硅酸，在带入适量目标硅藻的同时有助于土著硅藻快速生长，建立水体硅藻屏障，使硅藻在与蓝藻竞争营养盐时获得优势，抑制蓝藻繁殖。搭载的修复剂在封闭水体或流动水体中均不会流失，无需人力维护和多次投加，可从原位上长期控制蓝藻水华爆发。
Description
技术领域
本发明涉及水体生态修复领域，具体涉及一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用。
背景技术
随着社会发展，工业废水、生活污水排放量增大，大量氮、磷等营养盐流入水体，导致水体中营养元素过剩而引发水体富营养化，进而导致蓝藻水华爆发。蓝藻大量繁殖会消耗水体中的溶解氧、降低水的透明度，污染人居环境，破坏鱼、虾类养殖等生产活动，甚至严重影响水生态安全。无论是自然水体还是水库，蓝藻水华爆发频繁。作为水源地水体蓝藻水华将堵塞滤池、增加投药量、严重影响净水成本。同时，蓝藻会释放藻毒素，威胁水生生物和人类健康。
硅藻作为淡水中的有益藻类，是鱼、贝、虾类特别是其幼体的主要饵料，硅藻含有的大量不饱和脂肪酸等物质能为鱼虾类养殖业提供较好的营养条件。同时，硅藻细胞壁有大量气孔，具备小质量和坚固的结构。坚固多孔的外壳—二氧化硅细胞壁，可作为滤料应用于过滤水里的污染物质。此外，硅藻由于特殊的外壳结构和硅晶体构成，常被用于研究制造纳米功能材料。
目前，促进硅藻生长的方法，主要以纳米二氧化硅为主体，包含铁、钴、镁、锰、钙等诸多微量、痕量营养元素制成，制作原料复杂，价格较高，容易造成二次污染。同时，制备的材料不但促进了硅藻的生长，也会引起绿藻、隐藻等其他藻类生长，无法实现专一抑制其它藻类生长、改善透明度的目的。此外，制备的材料通常不能均匀散布于水柱中、不能为硅藻生长提供充足附着位点，且材料在水体中沉淀、溶解、流失的速率较快，在流动水体中效果维持时间短。因此，现有的促进硅藻生长以抑制蓝藻的技术和方法成本较高，持续时间短，效果有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用，其能够在藻类富集区域为硅藻提供生长附着位点，稳定持续释放纳米硅酸，在带入适量目标硅藻的同时有助于土著硅藻快速生长，建立水体硅藻屏障，使硅藻在与蓝藻竞争营养盐时获得优势，抑制蓝藻繁殖。搭载的修复剂在封闭水体或流动水体中均不会流失，无需人力维护和多次投加，可从原位上长期控制蓝藻水华爆发。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种控制蓝藻水华的水体修复剂，其特征在于：包括纳米纤维载体、负载于纳米纤维载体上的纳米聚硅酸和附着于纳米纤维载体上的硅藻。
第二方面，本发明提供了一种本控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其包括如下步骤：
S1，以聚丙烯腈和高模数硅酸钠为原料、DMF为溶剂，通过静电纺丝工艺制备聚丙烯腈前驱体纳米纤维；
S2，在室温下采用盐酸滴加处理聚丙烯腈前驱体纳米纤维，将聚丙烯腈前驱体纳米纤维中的硅酸钠原位转化为纳米聚硅酸；
S3，洗涤，干燥，然后置于硅藻液中浸泡，浸泡时间≥1天，得到控制蓝藻水华的水体修复剂。
进一步，步骤S1具体为：将聚丙烯腈和高模数硅酸钠溶解在DMF中，在温度为40℃的条件下搅拌得到纺丝液，所述聚丙烯腈和高模数硅酸钠的重量比为1:3~5；
将纺丝液冷却至室温，然后在环境湿度≤55%条件下进行静电纺丝，静电纺丝参数设置：进料速率0.1~0.5mL/h，电压15~30kv，纺丝距离10~40cm。
进一步，步骤S2中盐酸浓度为5~10M，每4重量份聚丙烯腈滴加1~4重量份盐酸，盐酸滴加完成后静置3min及以上。
进一步，S3中的洗涤具体为：采用去离子水洗涤至洗液pH＞7；
S3中的干燥具体为：在温度为40~60℃的真空烘干箱中干燥24h及以上。
第三方面，本发明提供了一种本发明所述的控制蓝藻水华的水体修复剂或本发明所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法制得的控制蓝藻水华的水体修复剂在控制蓝藻水华中的应用。
进一步，将水体修复剂布置于目标水体周围构建硅藻生物隔离带，在目标水体区域为硅藻提供生长附着位点，释放纳米聚硅酸，建立水体硅藻生物屏障，与蓝藻竞争营养盐，所述水体修复剂为权利要求1所述的控制蓝藻水华的水体修复剂或权利要求2~4任一项所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法制得的控制蓝藻水华的水体修复剂。
进一步，将控制蓝藻水华的水体修复剂均匀分布固定于承载件上，将若干个搭载控制蓝藻水华的水体修复剂的承载件间隔串联在尼龙绳上，将固定有承载件的尼龙绳垂直固定于目标水体周围，相邻尼龙绳之间的间距为20~50cm。
进一步，水体修复剂的布置具体为：所述承载件上水体修复剂的负载量≥50wt%。
本发明的有益效果。
1、本发明所述水体修复剂能够在藻类富集区域为硅藻提供生长附着位点，向水面直至底泥表面整个水柱持续稳定释放纳米硅酸，在带入适量目标硅藻的同时，也有助于土著硅藻快速生长。搭载的修复剂在封闭水体或流动水体中均不会流失，建立的水体硅藻屏障可持续抑制蓝藻繁殖，可从原位上长期控制蓝藻水华爆发。
2、本发明采用聚丙烯腈、高模数硅酸钠和盐酸等作为原料，所述原料制备的纳米聚硅酸为硅藻生长必需营养物质，所述的纳米聚硅酸在水中能持续稳定缓慢释放硅酸盐，可使建立的水体硅藻屏障得以长效维持，无需人力维护、无需多次投加修复剂，极大节约成本。修复剂除所述原料外，不添加其他微量元素或矿物质，仅促进有益硅藻生长，不激发其它藻类增殖，对竞争抑制蓝藻有良好专一性。
3、本发明将聚丙烯腈和饱和高模数硅酸钠融合在DMF中，通过静电纺丝合成聚丙烯腈前驱体纳米纤维，随后将该前驱体中的硅酸钠原位转化为纳米聚硅酸，从而有效增加了材料比表面积，为目标硅藻和本土硅藻提供大量附着位点，能使硅藻保持于整个水体水柱中，从水深方向上吸收更多的氮磷物质，加速对蓝藻必需物质的消耗，提高与蓝藻水华的竞争能力和抑制效率。同时，纳米纤维修复剂上附着生长的大量硅藻还可向水体释放微纳米氧气，改善水体溶解氧水平，有效抑制底泥污染物释放并促进水中污染物降解。
附图说明
图1为各个试验组和各个对照组的上清液中硅酸盐浓度变化图；
图2为各个试验组和各个对照组的均匀液中硅藻生物数量变化图；
图3为负载有纳米聚硅酸的纳米纤维载体在放入蓝藻水华水体前的扫描电镜图；
图4为负载有纳米聚硅酸的纳米纤维载体在放入蓝藻水华水体后的扫描电镜图。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一，一种控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将5%聚丙烯腈和适量的高模数硅酸钠溶解在DMF中，在温度为40℃的条件下剧烈搅拌得到纺丝液，所述聚丙烯腈和高模数硅酸钠的重量比为1:3；将纺丝液冷却至室温，然后在环境湿度≤55%条件下进行静电纺丝，静电纺丝参数设置：进料速率0.1mL/h，电压15kv，纺丝距离30 cm。所述DMF为N,N-二甲基甲酰胺的简称。
S2，在室温下采用浓度为6M的盐酸滴加处理聚丙烯腈前驱体纳米纤维，每4重量份聚丙烯腈滴加1重量份盐酸，盐酸滴加完成后静置3min，将聚丙烯腈前驱体纳米纤维中的硅酸钠原位转化为纳米聚硅酸；
S3，洗涤，采用去离子水洗涤5次及以上，直至洗液pH＞7。干燥，将样品置于温度为40℃的真空烘干箱中干燥24h。然后置于谷皮菱形硅藻液中浸泡7天，得到控制蓝藻水华的水体修复剂。
参见图3和图4，采用扫描电镜分别观察负载有纳米聚硅酸的纳米纤维载体在放入蓝藻水华水体前、后的微观形貌，在放入蓝藻水华水体前，纳米纤维载体细丝表面及丝间空隙仅见聚硅酸类物质交联附着，无硅藻及其它生物细胞。在放入蓝藻水华水体7天后，纳米纤维载体细丝表面及丝间空隙均完全被菱形晶体（为谷皮菱形硅藻的二氧化硅细胞壁）覆盖占据，未见蓝藻和其它生物细胞，显示出纳米纤维载体具有良好的专一促进硅藻附着生长并抑制蓝藻水华的性能。
选取三个制备完成的控制蓝藻水华的水体修复剂分别放入装有曝气5天的1L自来水的塑料烧杯中，记为实验组-1、实验组-2和实验组-3。另外，将三个仅装有曝气5天的1L自来水的塑料烧杯记为对照组-1、对照组-2和对照组-3。
向六组塑料烧杯中加入10mL同浓度经离心的硅藻。将六组塑料烧杯置于光照强度为1500lux、光暗周期为12h的环境中：12h的室内实验桌上，水温17±2℃进行培养。在实验开始的0天、2天、4天、6天、8天、10天、14天、16天、19天取上清样，用GB/T9742-2008化学试剂硅酸盐测定的通用方法测溶液中硅酸盐浓度，对照组和实验组的硅酸盐实验数据如图1所示，不使用修复剂的对照组硅酸盐浓度4天后即降为0.5mg/L，而使用修复剂的实验组硅酸盐浓度19天后仍维持在50mg/L水平，计算的得纳米纤维载体的硅酸盐释放速率为0.38mg/g天。上述结果表明水体修复剂在水中能持续稳定缓慢释放硅酸盐，进而为硅藻生长提供稳定的生长元素。
在实验开始的0天、2天、4天、6天、8天、10天、14天和17天取扰均匀样，使用鲁哥试剂固定后于显微镜下观察计数。对照组和实验组的硅藻生物量实验数据如图2所示，在第17天，不使用修复剂的对照组硅藻细胞个数为5万个/ml，而使用修复剂的实验组硅藻细胞个数为50万个/ml，是对照组的十倍。上述表明水体修复剂能够有效促进硅藻生长。
实施例二，本发明实施例一制得所述的控制蓝藻水华的水体修复剂在控制蓝藻水华中的应用，具体为：将水体修复剂布置于目标水体周围构建硅藻生物隔离带，在目标水体区域为硅藻提供生长附着位点，释放纳米硅酸，建立水体硅藻生物屏障，与蓝藻竞争营养盐，所述水体修复剂为本发明所述的控制蓝藻水华的水体修复剂或本发明所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法制得的控制蓝藻水华的水体修复剂。
水体修复剂的布置具体为：将控制蓝藻水华的水体修复剂均匀分布固定于承载件上，本实施例中，所述承载件为PP塑料片，单片承载件上水体修复剂的负载量≥50wt%。将10片搭载控制蓝藻水华的水体修复剂的承载件间隔串联在尼龙绳上，最后用两根尼龙绳分别固定挂好水体修复剂的尼龙绳的上、下端，使得挂好水体修复剂的尼龙绳垂直固定于目标水体周围，每串间隔30cm。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种控制蓝藻水华的水体修复剂，其特征在于：包括纳米纤维载体、负载于纳米纤维载体上的纳米聚硅酸和附着于纳米纤维载体上的硅藻。
2.一种控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，以聚丙烯腈和高模数硅酸钠为原料、DMF为溶剂，通过静电纺丝工艺制备聚丙烯腈前驱体纳米纤维；
S2，在室温下采用盐酸滴加处理聚丙烯腈前驱体纳米纤维，将聚丙烯腈前驱体纳米纤维中的硅酸钠原位转化为纳米聚硅酸；
S3，洗涤，干燥，然后置于硅藻液中浸泡，浸泡时间≥1天，得到控制蓝藻水华的水体修复剂。
3.根据权利要求2所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：将聚丙烯腈和高模数硅酸钠溶解在DMF中，在温度为40℃的条件下搅拌得到纺丝液，所述聚丙烯腈和高模数硅酸钠的重量比为1:3~5；
将纺丝液冷却至室温，然后在环境湿度≤55%条件下进行静电纺丝，静电纺丝参数设置：进料速率0.1~0.5mL/h，电压15~30kv，纺丝距离10~40cm。
4.根据权利要求2所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中盐酸浓度为5~10M，每4重量份聚丙烯腈滴加1~4重量份盐酸，盐酸滴加完成后静置3min及以上。
5.根据权利要求2所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法，其特征在于，S3中的洗涤具体为：采用去离子水洗涤至洗液pH＞7；
S3中的干燥具体为：在温度为40~60℃的真空烘干箱中干燥24h及以上。
6.一种权利要求1所述的控制蓝藻水华的水体修复剂或权利要求2~5任一项所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法制得的控制蓝藻水华的水体修复剂在控制蓝藻水华中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将水体修复剂布置于目标水体周围构建硅藻生物隔离带，在目标水体区域为硅藻提供生长附着位点，释放纳米聚硅酸，建立水体硅藻生物屏障，与蓝藻竞争营养盐，所述水体修复剂为权利要求1所述的控制蓝藻水华的水体修复剂或权利要求2~4任一项所述的控制蓝藻水华的水体修复剂的制备方法制得的控制蓝藻水华的水体修复剂。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，水体修复剂的布置具体为：将控制蓝藻水华的水体修复剂均匀分布固定于承载件上，将若干个搭载控制蓝藻水华的水体修复剂的承载件间隔串联在尼龙绳上，将固定有承载件的尼龙绳垂直固定于目标水体周围，相邻尼龙绳之间的间距为20~50cm。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，水体修复剂的布置具体为：所述承载件上水体修复剂的负载量≥50wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310288356.9A CN116216874B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310288356.9A CN116216874B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116216874A true CN116216874A (zh) | 2023-06-06 |
| CN116216874B CN116216874B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=86589177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310288356.9A Active CN116216874B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116216874B (zh) |
Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04183382A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-30 | Hitachi Zosen Corp | 付着珪藻の培養装置 |
| FR2837833A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-03 | Soproma | Procede de culture en masse, de la diatomee "haslea ostrearia simonsen" et utilisation des cultures obtenues par le procede |
| WO2005068498A2 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Nsgene A/S | Human therapeutic cells secreting nerve growth factor |
| CN101337727A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-01-07 | 内蒙古科技大学 | 无机复合型聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的制备方法 |
| CN101691257A (zh) * | 2009-09-07 | 2010-04-07 | 南京大学 | 一种净化富营养化水体的潜没式生态床及其应用 |
| CN101993149A (zh) * | 2009-08-31 | 2011-03-30 | 黄炽林 | 一种用于抑制有害藻类的水质调理剂及其使用方法 |
| CN103355156A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-10-23 | 烟台大学 | 一种硅藻载体培养技术 |
| CN203683544U (zh) * | 2013-11-19 | 2014-07-02 | 西安西玉同辉生物科技开发有限责任公司 | 一种蓝藻安全养殖的装置 |
| US20150368122A1 (en) * | 2013-02-06 | 2015-12-24 | Universitat Autonoma De Barcelona | Filter for the treatment of liquids with magnetite nanoparticles and corresponding methods |
| CN205294968U (zh) * | 2015-11-09 | 2016-06-08 | 亿利资源集团有限公司 | 组合型浮岛和浮岛系统 |
| CN105776170A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-07-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种块体含氮多级孔道炭材料的制备方法 |
| CN106675997A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-17 | 烟台大学 | 一种底栖硅藻培养装置 |
| CN107029661A (zh) * | 2016-12-17 | 2017-08-11 | 安徽师范大学 | 一种硅藻土/聚硅酸铝铁复合吸附材料、制备方法及其应用 |
| CN109713285A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 湖南中科星城石墨有限公司 | 一种硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN110316785A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-11 | 深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司 | 用于控制蓝藻水华的水体修复剂及其制备方法和富营养化水体修复方法 |
| CN111153502A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-15 | 南京公诚节能新材料研究院有限公司 | 伸缩式碳纤维生态草 |
| CN211078607U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-07-24 | 福建师范大学 | 一种利用固定化微生物水体自清洁规模化养殖控制装置 |
| CN111747539A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-09 | 江苏山水环境建设集团股份有限公司 | 碳纤维人工水草河道水体修复系统及其施工方法 |
| CN112047478A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-08 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种静电纺丝纤维膜固定微藻复合材料去除硝酸盐的方法 |
| CN112390367A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-23 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种控制富营养化水体中蓝藻爆发的生态调控方法 |
| CN113197226A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-03 | 广东绿百多生物开发有限公司 | 一种植物生长促进剂及其应用 |
| CN115286114A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-04 | 江苏江达生态环境科技有限公司 | 一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法 |
| CN115385442A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-11-25 | 天津大学 | 复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用 |
| CN115385643A (zh) * | 2022-10-31 | 2022-11-25 | 山东奥科金属制品集团有限公司 | 一种环保型纤维增强硅酸钙板及其生产方法 |
-
2023
- 2023-03-23 CN CN202310288356.9A patent/CN116216874B/zh active Active
Patent Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04183382A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-30 | Hitachi Zosen Corp | 付着珪藻の培養装置 |
| FR2837833A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-03 | Soproma | Procede de culture en masse, de la diatomee "haslea ostrearia simonsen" et utilisation des cultures obtenues par le procede |
| WO2005068498A2 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Nsgene A/S | Human therapeutic cells secreting nerve growth factor |
| CN101337727A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-01-07 | 内蒙古科技大学 | 无机复合型聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的制备方法 |
| CN101993149A (zh) * | 2009-08-31 | 2011-03-30 | 黄炽林 | 一种用于抑制有害藻类的水质调理剂及其使用方法 |
| CN101691257A (zh) * | 2009-09-07 | 2010-04-07 | 南京大学 | 一种净化富营养化水体的潜没式生态床及其应用 |
| US20150368122A1 (en) * | 2013-02-06 | 2015-12-24 | Universitat Autonoma De Barcelona | Filter for the treatment of liquids with magnetite nanoparticles and corresponding methods |
| CN103355156A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-10-23 | 烟台大学 | 一种硅藻载体培养技术 |
| CN203683544U (zh) * | 2013-11-19 | 2014-07-02 | 西安西玉同辉生物科技开发有限责任公司 | 一种蓝藻安全养殖的装置 |
| CN105776170A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-07-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种块体含氮多级孔道炭材料的制备方法 |
| CN205294968U (zh) * | 2015-11-09 | 2016-06-08 | 亿利资源集团有限公司 | 组合型浮岛和浮岛系统 |
| CN107029661A (zh) * | 2016-12-17 | 2017-08-11 | 安徽师范大学 | 一种硅藻土/聚硅酸铝铁复合吸附材料、制备方法及其应用 |
| CN106675997A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-17 | 烟台大学 | 一种底栖硅藻培养装置 |
| CN109713285A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 湖南中科星城石墨有限公司 | 一种硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN110316785A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-11 | 深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司 | 用于控制蓝藻水华的水体修复剂及其制备方法和富营养化水体修复方法 |
| CN211078607U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-07-24 | 福建师范大学 | 一种利用固定化微生物水体自清洁规模化养殖控制装置 |
| CN111153502A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-15 | 南京公诚节能新材料研究院有限公司 | 伸缩式碳纤维生态草 |
| CN111747539A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-09 | 江苏山水环境建设集团股份有限公司 | 碳纤维人工水草河道水体修复系统及其施工方法 |
| CN112047478A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-08 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种静电纺丝纤维膜固定微藻复合材料去除硝酸盐的方法 |
| CN112390367A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-23 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种控制富营养化水体中蓝藻爆发的生态调控方法 |
| CN113197226A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-03 | 广东绿百多生物开发有限公司 | 一种植物生长促进剂及其应用 |
| CN115385442A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-11-25 | 天津大学 | 复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用 |
| CN115286114A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-04 | 江苏江达生态环境科技有限公司 | 一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法 |
| CN115385643A (zh) * | 2022-10-31 | 2022-11-25 | 山东奥科金属制品集团有限公司 | 一种环保型纤维增强硅酸钙板及其生产方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| FURUKAWA, Y: "Rapid precipitation of amorphous silica in experimental systems with nontronite (NAu-1) and Shewanella oneidensis MR-1", 《GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA》, 15 January 2007 (2007-01-15) * |
| SANDERS, R等: "Nutrients and chlorophyll at two sites in the Thames plume and southern North Sea", 《JOURNAL OF SEA RESEARCH》, 31 August 2001 (2001-08-31) * |
| 张凝: "底栖硅藻悬浮培养方法的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 15 December 2021 (2021-12-15) * |
| 王学凯;王金淑;杜玉成;吴俊书;腾威利;车海冰;靳翠鑫;: "硅藻土功能化及其应用", 材料导报, no. 03, 22 January 2020 (2020-01-22) * |
| 许丽丽;王英英;孙晖;陈徐羽心;李世;王全喜;: "含硅复合营养素对控制蓝藻水华作用的研究", 上海师范大学学报(自然科学版), no. 02, 15 April 2017 (2017-04-15) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116216874B (zh) | 2024-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1938233B (zh) | 含氨废水的处理方法 | |
| CN206843189U (zh) | 污染河流原位强化脱氮生物浮床净化装置 | |
| CN107162208B (zh) | 浮岛式生物膜水生态修复治理装置及应用其的方法 | |
| CN103896407B (zh) | 一种快速启动、挂膜碳素微生物组合净水方法 | |
| CN204968967U (zh) | 基于生态养殖的污水处理系统 | |
| CN101348315B (zh) | 利用蚯蚓生物滤池处理城镇污水厂剩余污泥的方法 | |
| CN101759289A (zh) | 一种处理城市污水生物营养物用的好氧颗粒污泥培养方法 | |
| CN106396298A (zh) | 太阳能生物浮床处理家禽养殖业废水净化装置 | |
| CN103833140A (zh) | 一种生态浮床 | |
| CN201485325U (zh) | 池塘净化装置 | |
| CN102776145A (zh) | 一种反硝化聚磷菌及其在污水处理中的应用 | |
| CN201648102U (zh) | 虾塘养殖生物膜带微孔曝气生态净化水质装置 | |
| CN108328737A (zh) | 一种基于人工湿地强化处理养殖废水的微生态基质、其制备方法及其应用 | |
| CN106976992A (zh) | 自带菌种和培养基的池塘养殖用生物膜净水机及净水方法 | |
| CN116216874B (zh) | 一种控制蓝藻水华的水体修复剂、制备方法和应用 | |
| CN105907745A (zh) | 一种水产养殖水体净化专用光合材料的制备方法 | |
| CN111096260B (zh) | 一种对虾养殖封闭式水循环方法及装置 | |
| CN104585090A (zh) | 一种海参养殖围堰底质的改造方法 | |
| Huang et al. | Non-immersed zigzag microalgae biofilm overcoming high turbidity and ammonia of wastewater for muti-pollutants bio-purification | |
| CN111892166A (zh) | 一种活性生物滤料及使用其的污水高效脱氮除磷方法 | |
| CN102754901B (zh) | 用于水产养殖固体废弃物进行生物絮凝体培养的装置 | |
| Moga et al. | New biofilm carriers for wastewater treatment | |
| CN110451649A (zh) | 一种可反冲洗的人工湿地及其制作与运行方式 | |
| CN206680267U (zh) | 一种自带菌种和培养基的池塘养殖用生物膜净水机 | |
| CN206843188U (zh) | 猪场废水处理工艺末端氧化塘净化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |