一種除藻劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種除藻劑及其制備方法和應用。該除藻劑含有HCl、淀粉、膨脹蛭石和水，相對于100重量份的膨脹蛭石，HCl的含量為7-13重量份，膨脹蛭石的含量為7-13重量份，膨脹蛭石的粒徑小于100μm。該除藻劑的制備方法包括將HCl、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合，相對于100重量份的淀粉，HCl的用量為7-13重量份，膨脹蛭石的用量為7-13重量份，膨脹蛭石的粒徑小于100μm。本發明提供的除藻劑對有害藻類的去除率可以高達99.89%。
【專利說明】ー種除藻劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于改性蛭石的除藻劑，用于制備該除藻劑的方法，以及該除藻劑的應用。
【背景技術】
[0002]隨著水體富營養化的加劇，水體中的藻類污染越來越嚴重，因此，去除水體中的藻類是當今ー個比較熱門的課題。現有技術中主要的除藻方法有除藻方法有:化學除藻法、物理方法、生物控藻法、物理化學法。
[0003]化學除藻法包括化學藥劑直接滅殺法和絮凝沉淀法，其中，化學藥劑除藻一般是通過抑制藻細胞的生理功能，破壞藻細胞的結構，使藻細胞滅活甚至解體，從而達到殺死藻類的目的。使用無機除藻劑除藻時，效果明顯，但二次污染嚴重。有機除藻劑藥效持久、抑藻專ー性高、易于自然降解，但速效性差，用量較大，合成成本較高，在應急除藻的應用中較困難，目前只能用于小型水體藻華的預防和控制。另外，被殺死的藻類殘留在水體中，營養物質重新釋放，無法解決富營養化的根源問題。
[0004]物理方法主要采取換水、過濾、活性炭吸附、氣浮、遮光等直接或間接措施除藻以及對藻細胞進行生理滅活的直流電擊、超聲波處理。物理方法除藻通常存在費時、代價高、操作困難等一系列缺陷，且不能從根本上解決水體富營養化的問題。
[0005]生物方法主要集中在采用栽種ー些水生高等植物對湖泊內源營養鹽的控制、放養水生動物、利用植物化感作用和微生物抑藻。通過在水中種植高等植物、放養水生生物和植物化感抑藻具有高生態安全性和低成本的特點，但見效慢，作用周期長，而微生物抑藻見效快，但其生態安全性有待于商権。
[0006]物理化學方法主要采取絮凝沉淀、加藥氣浮等措施。絮凝沉淀法是目前應用最廣泛的水處理方法之一，指在絮凝劑的作用下，使水中的膠體和藻體凝聚成絮凝體、沉淀沉降，然后予以分離去除。除藻常用的絮凝劑一般有無機高分子絮凝劑(天然黏土、鋁鹽、鐵鹽、聚合氯化鋁等)、有機高分子絮凝劑(殼聚糖、改性淀粉等)、微生物絮凝劑。鋁鹽和鐵鹽無機絮凝劑絮凝性能受水體的PH影響較大。聚合氯化鋁對藻細胞有較好的絮凝效果，鋁易生物富集，次生危害嚴重。鐵鹽易增加水體色度。微生物絮凝劑具高效、無毒、易生物降解等獨特的優點，但目前大多處于菌種的篩選階段，且成本很高，無法適應于エ業化生產的需要。
[0007]較為典型的絮凝劑為天然黏土絮凝除藻，利用天然黏土可以與藻細胞結合并形成絮體沉降至水體底部，在這個過程中或直接殺死藻細胞、或吸附營養鹽、或影響其光合作用使藻細胞失去耐以生長的條件等間接除藻。天然黏土礦物除藻在成本、對環境和非赤潮或水華生物影響等方面優于其他除藻方法，但因溶膠性質差，迅速凝聚、沉淀藻類的能力低，需大量撒播，給大面積治理藻類污染帶來原料和淤渣量過大的問題。
[0008]相對于天然黏土絮凝劑，改性黏土絮凝除藻效果更好，改性黏土絮凝除藻以天然黏土礦物為基礎，對其進行各種改性，以提高黏土絮凝除藻的能力。是使用殼聚糖對黏土進行包覆改性，目的是利用殼聚糖改變黏土顆粒表面特性和電性，提高黏土絮凝去除藻細胞的能力。改性和復合黏土除藻能顯著提高黏土的除藻效率且降低黏土的用量，但是改性后的黏土通常會給環境產生ー些有毒有害的物質。
[0009]現有技術中較為成熟的改性黏土絮凝劑是使用殼聚糖對天然黏土進行包覆改性，目的是利用殼聚糖改變黏土顆粒表面特性和電性，提高黏土絮凝去除藻細胞的能力。使用殼聚糖改性后的黏土除藻效果好且對環境的影響低，但當在治理水華時往往要投加大量的黏土，而殼聚糖的價格相對較高，這就使得成本偏高，這是現有技術中亟需解決的問題。
【發明內容】
[0010]本發明的目的為了克服現有的除藻劑成本大、污染嚴重以及除藻效率低的缺陷，提供了ー種除藻劑、用于制備該除藻劑的方法和該除藻劑在凈化水質過程中的應用。
[0011]為了實現上述目的，本發明提供了ー種除藻劑，其中，該除藻劑含有HC1、淀粉、膨脹蛭石和水，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的含量為7-13重量份，所述膨脹蛭石的含量為7-13重量份，所述淀粉的粒徑小于100 u m。
[0012]本發明還提供了ー種除藻劑的制備方法，其中，該方法包括將HC1、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的用量為7-13重量份，淀粉的用量為7-13重量份，所述膨脹蛭石的粒徑小于100 u m。
[0013]本發明還提供了所述的除藻劑在凈化水質的過程中的應用；優選地，待處理水體與除藻劑的用量的體積 比為100:2-5，更優選為100:2.5-3.5。
[0014]本發明使用對環境影響較小的淀粉為改性劑，對廉價的膨脹蛭石進行包覆改性，得到一種可以有效絮凝除藻的藥劑。使用這種藥劑有很高的除藻效率、成本相對較低、對環境的影響小、無二次污染、投放簡單，而且在絮凝除藻的同時，對去除水體中的營養鹽的作用非常的明顯。
[0015]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖是用來提供對本發明的進ー步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0017]圖1是本發明提供的除藻劑的絮凝殺藻原理圖；
[0018]圖2是本發明提供的除藻劑的制備方法的流程圖；
[0019]圖3是本發明提供的除藻劑的形態圖；
[0020]圖4A是實施例4、空白對照例1、實施例5和對比例I的效果圖；
[0021]圖4B是實施例6和空白對照例2的效果圖；
[0022]圖5A是實施例5中剛加入除藻劑時除藻劑在水中的分布圖；
[0023]圖5B是實施例5中除藻劑加入Imin后銅綠微囊藻的分布情況圖；
[0024]圖5C是實施例5中除藻劑加入15min后絮凝體(放大100倍)的形成情況圖；
[0025]圖是實施例5中除藻劑加入15min后絮凝體(放大400倍)的形成情況圖；
[0026]圖5E是實施例5中除藻劑與有害藻類的絮凝狀態圖；
[0027]圖5F是實施例5中形成的絮凝體的形態圖；[0028]圖6是在實施例7、對比例2和對比例3中進行Ih后的除藻率的對照圖表；
[0029]圖7是在實施例7、對比例2和對比例3中進行5h后的除藻率的對照圖表；以及
[0030]圖8是實施例7、對比例2、對比例3和空白對照例3中不同時間點的除藻效果圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用干限制本發明。
[0032]本發明提供了ー種除藻劑，其中，該除藻劑含有HC1、淀粉、膨脹蛭石和水，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的含量為7-13重量份，所述膨脹蛭石的含量為7-13重量份，所述淀粉的粒徑小于100 Ii m。
[0033]在所述除藻劑中，優選地，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的含量為9-11重量份，淀粉的含量為9-11重量份。
[0034]在所述除藻劑中，優選地，所述膨脹蛭石的粒徑小于75 Pm。
[0035]在所述除藻劑中，水的含量可以根據應用過程以及制備過程的需要而進行適當調整。在優選情況下，水的含量使得本發明的除藻劑以乳濁液的形式存在，如圖3所示。優選地，在乳濁液形式的所述除藻劑中，以所述除藻劑的總重量為基準，HC1、淀粉和膨脹蛭石的總含量為1.0-2.0重量％，水的含量為98.0-99.0重量％。
[0036]在所述除藻劑中，所述淀粉可以為馬鈴薯淀粉、小麥淀粉、甘薯淀粉等。
[0037]本發明還提供了ー種除藻劑的制備方法，其中，該方法包括將HC1、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的用量為7-13重量份，膨脹蛭石的用量為7-13重量份，所述淀粉的粒徑小于100 ym。
[0038]在所述除藻劑的制備方法中，優選地，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的用量為9-11重量份,淀粉的用量為9-11重量份。
[0039]在所述除藻劑的制備方法中，優選地，所述膨脹蛭石的粒徑小于75 U m。
[0040]根據本發明的除藻劑的制備方法的ー種優選實施方式，如圖2所示，將HC1、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合的過程包括如下步驟:
[0041 ] (I)將0.5-2.0重量％的鹽酸溶液與淀粉混合，得到混合溶液；
[0042](2)將所述膨脹蛭石與所述混合溶液混合。
[0043]在上述優選實施方式中，為了使所述膨脹蛭石的粒徑滿足本發明的要求，在將所述膨脹蛭石與所述混合溶液混合之前，優選將粒徑較大的膨脹蛭石進行磨碎和篩分，以獲得粒徑小于100 u m (優選小于75 u m)的膨脹蛭石。
[0044]在所述除藻劑的制備方法中，優選地，水的用量使得制備的除藻劑為乳濁液的形式；優選地，在該乳濁液的形式的除藻劑中，HC1、淀粉和膨脹蛭石的總含量為1.0-2.0重量％，水的含量為98.0-99.0重量％。
[0045]本發明還提供了上述除藻劑在凈化水質的過程中的應用。
[0046]在采用本發明的除藻劑進行浄化水質的過程中，所述除藻劑的用量可以根據本領域常規的除藻エ藝進行確定和選擇。優選地，待處理水體與除藻劑的用量的體積比為100:2-5，更優選為 100:2.5-3.5。
[0047]本發明提供的除藻劑的絮凝殺藻原理如圖1所示，具體地，所述絮凝殺藻原理是:除藻劑I與待處理水體中的有害藻類2 (如銅綠微囊藻和水華藻)結合，形成絮凝體3后沉降至水體底部，底部沉積的絮凝體可以分離去除；而且，在上述絮凝殺藻的過程中，所述除藻劑還可以進行間接除藻，例如直接殺死藻細胞、吸附營養鹽或者影響其光合作用使藻細胞失去耐以生長的條件等。
[0048]以下通過實施例對本發明作進一步說明。
[0049]實施例1
[0050]將IOml濃度為I重量％的鹽酸溶液與IOOmg的小麥淀粉均勻混合，然后用水定容至100ml，得到混合溶液。
[0051]將膨脹蛭石破碎并篩分，得到粒徑小于75 μ m的膨脹蛭石。將Ig粒徑小于75 μ m的膨脹蛭石加入上述混合溶液中，攪拌至均勻混合后，得到本發明的除藻劑Al。
[0052]實施例2
[0053]將IOml濃度為I重量％的鹽酸溶液與IOOmg的小麥淀粉均勻混合，然后用水定容至100ml，得到混合溶液。
[0054]將膨脹蛭石破碎并篩分，得到粒徑小于70 μ m的膨脹蛭石。將1.2g粒徑小于70 μ m的膨脹蛭石加入上述混合溶液中，攪拌至均勻混合后，得到本發明的除藻劑A2。
[0055]實施例3
[0056]將IOml濃度為I重量％的鹽酸溶液與IOOmg的馬鈴薯淀粉均勻混合，然后用水定容至100ml,得到混合溶液。
[0057]將膨脹蛭石破碎并篩分，得到粒徑小于70 μ m的膨脹蛭石。將1.5g粒徑小于70 μ m的膨脹蛭石加入上述混合溶液中，攪拌至均勻混合后，得到本發明的除藻劑A3。
[0058]實施例4
[0059]取2ml除藻劑A2加入到100ml富含銅綠微囊藻的待處理水體中，攪拌均勻再靜置Ih0
[0060]實施例5
[0061]取3ml除藻劑A2加入到100ml富含銅綠微囊藻的待處理水體中，攪拌均勻再靜置Ih0
[0062]對比例I
[0063]取3.6mg粒徑小于70 μ m的膨脹蛭石加入到100ml富含銅綠微囊藻的待處理水體中，攪拌均勻再靜置lh。
[0064]空白對照例I
[0065]取100ml富含銅綠微囊藻的待處理水體中，攪拌均勻再靜置lh。
[0066]圖4A是實施例4、空白對照例1、實施例5和對比例I的效果圖。由圖4A可知，除藻劑A2的除藻效果明顯優于未改性的膨脹蛭石，同時應用除藻的過程中，富含銅綠微囊藻的待處理水體與除藻劑A2最佳的體積比是100:3。同時用顯微鏡實時跟蹤實施例5中，除藻劑A2絮凝殺藻的過程如圖5A-5F，其中圖5A和圖5C的放大倍數為100，圖5B以及圖5D-5F的放大倍數為400。從圖5A-5F可以看出除藻劑A2與銅綠微囊藻結合，形成絮凝體后沉降，尤其從圖5C和圖中可以看出除藻劑A2在加入到水體中，15min左右便能很好的絮凝銅綠微囊藻，從圖5F可以得知除藻劑A2和銅綠微囊藻結合的十分緊密，由此可以看出本除藻劑的絮凝性能十分的優越。[0067]實施例6
[0068]取3ml除藻劑A3加入到100ml富含水華藻的師大花津河水中，攪拌均勻再靜置Ih0
[0069]空白對照例2
[0070]取100ml富含水華藻的師大花津河水中，攪拌均勻再靜置lh。
[0071]圖4B是實施例6和空白對照例2的效果圖。由圖4B可知，富含水華藻的師大花津河水與除藻劑A3的體積比是100:3時，對水華藻的絮凝殺藻效果也十分明顯，使本來渾濁的污水在靜置Ih后能變得澄清。
[0072]實施例7
[0073]取5ml除藻劑Al加入到100ml培養13天的銅綠微囊藻(對數期)中，攪拌均勻后再靜置。
[0074]對比例2
[0075]取5ml馬鈴薯淀粉溶液加入到100ml培養13天的銅綠微囊藻(對數期)中，攪拌均勻后再靜置。
[0076]對比例3
[0077]取5mg粒徑小于75 μ m的膨脹蛭石加入到100ml培養13天的銅綠微囊藻(對數期)中，攪拌均勻后再靜置。
[0078]空白對照例3
[0079]取5ml蒸餾水加入到100ml培養13天的銅綠微囊藻(對數期)中，攪拌均勻后再靜置。
[0080]在實施例7、對比例2、對比例3以及空白對照例3進行第Ih或第5h時分別進行取樣，然后用血細胞計數板法來測量藻濃度，利用下列除藻率的計算公式，計算得到相應的
除藻率。
[0081]除藻率=(對比組藻細胞數目一實驗組藻細胞數目)/對比組藻細胞個數X 100%
[0082]圖6是在實施例7、對比例2和對比例3中進行Ih后的除藻率的對照圖表。由圖6可知，實施例7、對比例2以及對比例3實施Ih后，對比例2的除藻率為15%，對比例3的除藻率為28%，實施例7的除藻率為99.88%，從而得出本發明提供的除藻劑除藻效果明顯優于淀粉和膨脹蛭石。
[0083]圖7是在實施例7、對比例2和對比例3中進行5h后的除藻率的對照圖表。由圖7可知，實施例7、對比例2以及對比例3實施Ih后，對比例2的除藻率為25%，對比例3的除藻率為38%，實施例7的除藻率為99.89%，從而可以得出本發明提供的除藻劑在Ih的時間內便可達到除藻率為99.89%除藻的效果，而淀粉和膨脹蛭石的除藻效果對時間的依賴性較高，且除藻率較低。
[0084]圖8是實施例7、對比例2、對比例3和空白對照例3中不同時間點的除藻效果圖。從圖8可以宏觀的觀察除藻劑Al相對于淀粉和膨脹蛭石，在不同時間段優越的除藻效果。
[0085]綜上可知，經過淀粉改性后的乳濁液狀的膨脹蛭石漿，即除藻劑，對有海害藻類有著較高絮凝去除效果。首先，其絮凝能力較之單獨的淀粉溶液更強；其次，形成絮體所用的時間更短，絮體穩定、易聚集沉淀，水體接近無葉綠素，濁度急劇下降，水體變得透明；再者，除藻效率高，由相關數據可知對有害藻類的去除率高達99.89%ο
【權利要求】
1.ー種除藻劑，其特征在于，該除藻劑含有HC1、淀粉、膨脹蛭石和水，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的含量為7-13重量份，所述淀粉的含量為7-13重量份，所述膨脹蛭石的粒徑小于100 V- m。
2.根據權利要求1所述的除藻劑，其中，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的含量為9-11重量份，淀粉的含量為9-11重量份。
3.根據權利要求1或2所述的除藻劑，其中，所述膨脹蛭石的粒徑小于75u m。
4.根據權利要求1或2所述的除藻劑，其中，所述除藻劑以乳濁液的形式存在；優選地，以所述除藻劑的總重量為基準，HC1、淀粉和膨脹蛭石的總含量為1.0-2.0重量％，水的含量為98.0-99.0重量％。
5.ー種除藻劑的制備方法，其特征在于，該方法包括將HC1、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的用量為8-13重量份，淀粉的用量為8-13重量份，所述膨脹蛭石的粒徑小于100 u m。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，相對于100重量份的所述膨脹蛭石，HCl的用量為9-11重量份，淀粉的用量為9-11重量份。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述膨脹蛭石的粒徑小于75u m。
8.根據權利要求5-7中任意一項所述的方法，其中，將HC1、淀粉、膨脹蛭石和水進行混合的過程包括如下步驟: (1)將0.5-2.0重量％的鹽酸溶液與淀粉混合，得到混合溶液； (2)將所述膨脹蛭石與所述混合溶液混合。
9.根據權利要求5所述的方法，其中，水的用量使得制備的除藻劑為乳濁液的形式；優選地，在該乳濁液的形式的除藻劑中，HC1、淀粉和膨脹蛭石的總含量為1.0-2.0重量％，水的含量為98.0-99.0重量％。
10.根據權利要求1-5中任意一項所述的除藻劑在凈化水質的過程中的應用；優選地，待處理水體與除藻劑的用量的體積比為100:2-5，更優選為100:2.5-3.5。
【文檔編號】C02F1/52GK103601278SQ201310630209
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】左勝鵬, 萬堃, 周守標 申請人:安徽師范大學