一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，以高錳酸鉀、30～60目的海泡石和殼聚糖作為除藻劑進(jìn)行聯(lián)合除藻，其實(shí)施方法為：將一定量的高錳酸鉀投入到藻污染水體內(nèi)，預(yù)氧化15分鐘～300分鐘；將殼聚糖用鹽酸或醋酸溶解，然后將殼聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水體中，360分鐘內(nèi)藻類絮凝成團(tuán)并沉入水底，水質(zhì)澄清；高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量為，高錳酸鉀0.01mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～50mg/L，殼聚糖1mg/L～5mg/L，該方法不僅對(duì)水質(zhì)污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻徹底，除藻劑用量小，而且能夠使絮凝后的藻體沉入水底，保持水面干凈，不影響水面的正常作業(yè)及美觀，適用于湖泊、水庫、公園景觀水面的除藻。
【專利說明】一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著各個(gè)湖泊河流水體富營養(yǎng)程度的加深，“水華”在全世界范圍內(nèi)頻繁暴發(fā)，帶來一系列的環(huán)境問題，已引起人們的廣泛關(guān)注。目前，水華的防治方法很多，例如以硫酸銅、二氧化氯等化學(xué)方法除藻或以PAC、聚丙烯酰胺等高分子混凝劑除藻，但是它們均存在一定的弊端。其中，硫酸銅是應(yīng)用較多的除藻劑，但硫酸銅在除藻過程中會(huì)釋放銅離子，而銅離子會(huì)影響非水華生物的正常生活，破壞生態(tài)系統(tǒng)。另外，使用硫酸銅會(huì)破壞藻細(xì)胞，藻細(xì)胞的藻毒素會(huì)釋放到水中，也會(huì)對(duì)生物造成危害；二氧化氯與藻類的反應(yīng)速度較快，能夠有效地控制霉味和魚腥味等，但其成本比較高，需就地生產(chǎn)，而且使用過程中會(huì)產(chǎn)生次氯酸鹽和氯酸鹽，這些成分對(duì)人體和其他生物存在著很大的危害；液氯可以殺滅水中藻類，但同樣會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氯的衍生物；PAC、聚丙烯酰胺等高分子凝聚劑也在市場(chǎng)上占有重要地位，但鑒于高分子單體的毒性和成本問題，在使用上受到了一定程度的限制。并且以上方法除藻后，藻體浮在水面上不下沉，影響水體清潔及美觀。
[0003]粘土作為一種天然的藻類絮凝劑，不僅具有較高的效能，而且來源充足，成本低廉，無毒無污染，對(duì)非水華生物影響小，尤其是海泡石，其收縮率低，可塑性好，比表面大，吸附性強(qiáng)，是公認(rèn)的吸附能力最強(qiáng)的粘土礦物。但也存在一些弊端，比如其溶膠性質(zhì)差，迅速凝聚、沉淀水華生物的能力偏低，尤其在量少的時(shí)候難以消除水華生物，所以在實(shí)際應(yīng)用中受到較大的限制。當(dāng)海泡石單獨(dú)使用時(shí)，除藻的效率較低，時(shí)間長，投藥量很大。
[0004]高錳酸鉀作為氧化劑，能去除藻污染水源中的藻類、嗅味、有機(jī)污染物等，并且對(duì)藻毒素有一定的氧化去除作用，但其投量過大時(shí)，會(huì)使水體色度升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明圍繞預(yù)氧化、混凝和沉降三個(gè)過程，提出了一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，不僅對(duì)水質(zhì)污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻徹底，除藻劑用量小，而且能夠使絮凝后的藻體沉入水底，保持水面干凈，不影響水面的正常作業(yè)及美觀，適用于湖泊、水庫、公園景觀水面的除藻。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，以高錳酸鉀、30-60目的海泡石和殼聚糖作為除藻劑進(jìn)行聯(lián)合除藻，其實(shí)施方法為:將一定量的高錳酸鉀投入到藻污染水體內(nèi)，預(yù)氧化15分鐘-300分鐘；將殼聚糖用鹽酸或醋酸溶解，然后將殼聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水體中，360分鐘內(nèi)藻類絮凝成團(tuán)并沉入水底，水質(zhì)澄清；其中，高錳酸鉀在不破壞藻細(xì)胞的情況下使藻體失活，高錳酸鉀預(yù)氧化產(chǎn)生的水合二氧化錳提高了藻細(xì)胞的沉降性；殼聚糖包覆在海泡石的表面，高分子鏈纏繞在海泡石周圍，使殼聚糖的比表面積增大，增加了殼聚糖同藻類的接觸，并且使海泡石的表面帶正電，既可通過殼聚糖的粘結(jié)架橋作用絮凝藻細(xì)胞，又可通過海泡石表面電性的改變凝聚帶負(fù)電的藻細(xì)胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高；所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高猛酸鉀 0.0 lmg/L -0.5mg/L,海泡石 10mg/L -50mg/L,殼聚糖 lmg/L -5mg/L。
[0007]進(jìn)一步地，所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高猛酸鉀 0.0 lmg/L -0.05mg/L、0.05mg/L -0.1mg/L、0.lmg/L -0.2mg/L、0.2mg/L -0.3mg/L、0.3mg/L -0.4mg/L 或 0.4mg/L -0.5mg/L,海泡石 lOmg/L -20mg/L、20mg/L -30mg/L、30mg/L -40mg/L 或 40mg/L -50mg/L,殼聚糖 lmg/L -2mg/L、2mg/L -3mg/L、3mg/L -4mg/L 或 4mg/L -5mg/L。
[0008]更進(jìn)一步地，所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高錳酸鉀0.05mg/L，海泡石25mg/L ;殼聚糖2.5mg/L。
[0009]高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖均無毒，不會(huì)對(duì)水中其它生物產(chǎn)生影響，藻體沉入水底，不影響水面美觀及水面作業(yè)。
[0010]根據(jù)藻污染水體的面積和水流流動(dòng)情況，加入高錳酸鉀后的預(yù)氧化時(shí)間為:15分鐘-30分鐘，30分鐘-60分鐘，60分鐘-120分鐘，120分鐘-180分鐘或180分鐘-300分鐘。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，
不僅對(duì)水質(zhì)污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻徹底，除藻劑用量小，而且能夠使絮凝后的藻體沉入水底，保持水面干凈，不影響水面的正常作業(yè)及美觀，適用于湖泊、水庫、公園景觀水面的除藻。
【具體實(shí)施方式】
`[0012]一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，以高錳酸鉀、30-60目的海泡石和殼聚糖作為除藻劑進(jìn)行聯(lián)合除藻，其實(shí)施方法為:將0.0 lmg/L-0.5mg/L的高錳酸鉀投入到藻污染水體內(nèi)，預(yù)氧化15分鐘-300分鐘；將lmg/L-5mg/L的殼聚糖用鹽酸或醋酸溶解，然后將殼聚糖溶液和10mg/L-50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水體中，5分鐘后藻類開始聚凝，并且凝聚物逐漸增多，體積越來越大，15分鐘-120分鐘后，水體中的藻類幾乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再經(jīng)過30分鐘-180分鐘的沉降，藻類凝聚物沉入水底，水質(zhì)澄清；其中，高錳酸鉀在不破壞藻細(xì)胞的情況下使藻體失活，高錳酸鉀預(yù)氧化產(chǎn)生的水合二氧化錳提高了藻細(xì)胞的沉降性；殼聚糖包覆在海泡石的表面，高分子鏈纏繞在海泡石周圍，使殼聚糖的比表面積增大，增加了殼聚糖同藻類的接觸，并且使海泡石的表面帶正電，既可通過殼聚糖的粘結(jié)架橋作用絮凝藻細(xì)胞，又可通過海泡石表面電性的改變凝聚帶負(fù)電的藻細(xì)胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高。
[0013]為了更好的對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例1
在IL藻濃度為1.6*109個(gè)/ml，pH為7.5的模擬水體中加入0.35mg高錳酸鉀，預(yù)氧化15分鐘后，再加入3.75mg殼聚糖和15mg海泡石。在400轉(zhuǎn)/分速度下快速攪拌5分鐘，使粉末混合，攪拌過程中可以觀察到水體中藻類開始凝聚在一起；再以30轉(zhuǎn)/分速度慢速攪拌15分鐘，可以觀察到凝聚物逐漸增多，且同一個(gè)凝聚物的體積越來越大，靜止半小時(shí)后，藻類凝聚物沉于水底，水體水質(zhì)澄清，檢測(cè)其除藻效率可達(dá)到92.5%。
[0015]實(shí)施例2
在IL藻濃度為4.5*109個(gè)/ml，pH為7.5的模擬水體中加入0.5mg高錳酸鉀，預(yù)氧化15分鐘后，再加入5mg殼聚糖和50mg海泡石。在400轉(zhuǎn)/分速度下快速攪拌5分鐘，使粉末混合，攪拌過程中可以觀察到水體中藻類開始凝聚在一起；再以30轉(zhuǎn)/分速度慢速攪拌15分鐘，可以觀察到凝聚物逐漸增多，且同一個(gè)凝聚物的體積越來越大，靜止半小時(shí)后，藻類凝聚物沉于水底，水體水質(zhì)澄清，檢測(cè)其除藻效率可達(dá)到94.8%。
[0016]實(shí)施例3
在IL藻濃度為3.2*109f/ml，pH為7.5的模擬水體中加入0.05mg高錳酸鉀，預(yù)氧化15分鐘后，再加入2.5mg殼聚糖和25mg海泡石。在400轉(zhuǎn)/分速度下快速攪拌5分鐘，使粉末混合，攪拌過程中可以觀察到水體中藻類開始凝聚在一起；再以30轉(zhuǎn)/分速度慢速攪拌15分鐘，可以觀察到凝聚物逐漸增多，且同一個(gè)凝聚物的體積越來越大，靜止半小時(shí)后，藻類凝聚物沉于水底，水體水質(zhì)澄清，檢測(cè)其除藻效率可達(dá)到92.2%。
[0017]實(shí)施例4
在IL藻濃度為3.2*109個(gè)/ml，pH為7.5的模擬水體中加入2.5mg殼聚糖和25mg海泡石。在400轉(zhuǎn)/分 速度下快速攪拌5分鐘，使粉末混合，攪拌過程中可以觀察到水體中藻類開始凝聚在一起；再以30轉(zhuǎn)/分速度慢速攪拌15分鐘，可以觀察到凝聚物逐漸增多，且同一個(gè)凝聚物的體積越來越大，靜止半小時(shí)后，藻類凝聚物大多浮于水體表面，位于水體中和水底的較少，水體水質(zhì)較澄清，檢測(cè)其除藻效率為87.6%。與進(jìn)行高錳酸鉀預(yù)處理過的水體相比，未加高錳酸鉀的水體除藻效率降低，最重要的是最終藻類凝聚物浮于水體表面，這點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)造成很大的不便。
[0018]實(shí)施例5
用PAC (聚合氯化鋁，常用除藻劑)代替殼聚糖和海泡石，與高錳酸鉀結(jié)合實(shí)驗(yàn)。在IL藻濃度為3.2*109個(gè)/ml，pH為7.5的模擬水體中加入高錳酸鉀0.3mg，預(yù)氧化15分鐘，再加入PAC 5mg,先在400轉(zhuǎn)/分速度下快速攪拌5分鐘，藻類凝聚物很快開始形成，再以30轉(zhuǎn)/分速度慢速攪拌15分鐘，藻類凝聚物增多且增大，靜置半小時(shí)，可以觀察到藻類凝聚物沉于水底，水體水質(zhì)澄清，檢測(cè)其除藻效率達(dá)到95.2%。與海泡石、殼聚糖實(shí)驗(yàn)相比，PAC除藻效率也較高，雖然減少了除藻劑的使用量，但PAC使用過程中增加了水體中鋁元素的含量，檢測(cè)上述實(shí)驗(yàn)殘余鋁含量為0.55 mg/L (參考生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)為0.2mg/L)，這會(huì)對(duì)湖泊非水化生物會(huì)造成一定影響，而粘土物質(zhì)和殼聚糖為天然物質(zhì)，對(duì)水體非水華生物幾乎沒有影響。
[0019]結(jié)合藻污染程度、除藻劑的用量，除藻率及有害殘余物的含量，將以上5個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其對(duì)比結(jié)果如表I所示。
[0020]表1:
【權(quán)利要求】
1.一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，其特征在于，以高錳酸鉀、30-60目的海泡石和殼聚糖作為除藻劑進(jìn)行聯(lián)合除藻，其實(shí)施方法為:將0.01mg/L-0.5mg/L的高猛酸鉀投入到藻污染水體內(nèi)，預(yù)氧化15分鐘-300分鐘；將lmg/L-5mg/L的殼聚糖用鹽酸或醋酸溶解，然后將殼聚糖溶液和10mg/L-50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水體中，5分鐘后藻類開始聚凝，并且凝聚物逐漸增多，體積越來越大，15分鐘-120分鐘后，水體中的藻類幾乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再經(jīng)過30分鐘-180分鐘的沉降，藻類凝聚物沉入水底，水質(zhì)澄清；其中，高錳酸鉀在不破壞藻細(xì)胞的情況下使藻體失活，高錳酸鉀預(yù)氧化產(chǎn)生的水合二氧化錳提高了藻細(xì)胞的沉降性；殼聚糖包覆在海泡石的表面，高分子鏈纏繞在海泡石周圍，使殼聚糖的比表面積增大，增加了殼聚糖同藻類的接觸，并且使海泡石的表面帶正電，既可通過殼聚糖的粘結(jié)架橋作用絮凝藻細(xì)胞，又可通過海泡石表面電性的改變凝聚帶負(fù)電的藻細(xì)胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高； 所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高猛酸鉀0.0 lmg/L-0.5mg/L,海泡石10mg/L-50mg/L,殼聚糖lmg/L-5mg/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，其特征在于，所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高猛酸鐘 0.0 lmg/L -0.05mg/L、0.05mg/L -0.1mg/L、0.lmg/L -0.2mg/L、0.2mg/L -0.3mg/L、0.3mg/L -0.4mg/L 或 0.4mg/L -0.5mg/L,海泡石 lOmg/L -20mg/L、20mg/L -30mg/L、30mg/L -40mg/L 或 4 0mg/L -50mg/L,殼聚糖 lmg/L -2mg/L、2mg/L -3mg/L、3mg/L -4mg/L 或 4mg/L -5mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，其特征在于，所述高錳酸鉀、海泡石和殼聚糖的投加量(單位:mg)以藻污染水體(單位:L)的重量計(jì)，高猛酸鉀0.05mg/L,海泡石25mg/L ;殼聚糖2.5mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于海泡石的安全除藻并使藻體沉降的方法，其特征在于，根據(jù)藻污染水體的面積和水流流動(dòng)情況，加入高錳酸鉀后的預(yù)氧化時(shí)間為:15分鐘-30分鐘，30分鐘-60分鐘，60分鐘-120分鐘，120分鐘-180分鐘或180分鐘-300分鐘。
【文檔編號(hào)】C02F1/72GK103449636SQ201310411165
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】潘凌瀟, 劉漢湖, 李凱, 白向玉, 周廣演, 董兵 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)