从几个纳米到50个纳米，多孔碳壳的厚度在2-4纳米之间。纳米铜/碳复合材料尺寸小，比表面积大，表面活性高，易于发挥生物学效应。铜/碳-核/壳结构的纳米颗粒在与环境的作用中形成一个铜-氧化亚铜(Cu-Cu2O)的平衡系统，体系中没有氧化铜(CuO)的生成。在富氧的条件下，铜核通过多孔的碳壳与外界的接触面由于特殊碳壳的原因，只生成致密的氧化亚铜层，和内部的金属铜形成了特殊的平衡体系。由于稳定的氧化亚铜溶解度极低，从而使得该纳米颗粒在水溶液中铜离子溶出率极低，保证了该纳米材料在水溶液中的稳定性。简单的热冲击或其它的还原条件可将使用后生成的铜-氧化亚铜纳米颗粒体系还原为原来的铜/碳-核/壳结构的纳米颗粒。
[0030]以下通过具体实验来说明铜-碳纳米复合材料的控藻应用:
[0031]—、进行实验室内小型实验。
[0032]在实验室内，以铜-碳纳米复合材料为主，以氧化铜、硫酸铜、活性炭为辅做对照实验，检测纳米铜-碳复合材料对栅藻(绿藻)、小球藻(绿藻)以及铜绿微囊藻(蓝藻)的活性抑制效果。实验测试了叶绿素α含量、铜离子溶出率等、做了扫描电镜形貌观察。
[0033]测定叶绿素α含量:铜-碳纳米复合材料的浓度分别为6.25ppm、12.5ppm、25ppm、50ppm，活性炭C、氧化铜CuO以及硫酸铜(^1504的浓度分别为50ppm、50ppm、6ppm，与未投加铜-碳纳米复合材料的空白样作对比，检测其叶绿素α含量随时间的变化。具体变化如图1至图3所示。
[0034]由图4至图6中图(a)至图(h)藻细胞扫描电镜照片可以看出:空白样组中藻细胞细胞形状规则且极为相近。活性碳组藻细胞与空白组藻细胞差别不大。氧化铜组藻细胞大部分与空白样组藻细胞相似，但是有细胞发生明显变化。说明这两种材料对藻细胞无明显影响。硫酸铜组藻细胞外观形貌全部发生改变。不同浓度的铜-碳纳米复合材料组中藻细胞，从低浓度到高浓度全部发生变化。浓度越高，藻细胞形貌变化越明显。
[0035]图7为50ppm铜-碳纳米复合材料在自然水体中铜离子释放量随时间的变化曲线示意图，浓度为50ppm铜-碳纳米复合材料在自然水体中铜离子释放量基本稳定在0.2ppm以下，低于国家饮用水铜离子标准(Ippm)。
[0036]实验室内小型实验结论:
[0037]I)铜-碳纳米复合材料对藻的生长抑制作用时间更长。50ppm的铜-碳纳米复合材料抑制时间为三十天以上，而硫酸铜抑制时间为7-9天，氧化铜与活性炭无明显抑制作用。通过光合速率的变化，50ppm的铜-碳纳米复合材料使藻的活性迅速降低，并且效果比硫酸铜更显著，可以推论出对藻的活性造成了一定的影响。实际实验证明铜-碳纳米复合材料的浓度为50ppm?150ppm时，控藻效果最佳。
[0038]2)通过扫描电镜结果发现，经过铜-碳纳米复合材料处理的藻细胞表面起皱，体积变大，对藻细胞外观形态造成了一定改变。因此，铜-碳纳米复合材料改变了藻细胞的细胞膜，进而达到控藻效果。
[0039]3)铜离子释放量测定表明，使用铜-碳纳米复合材料控藻时，水中铜离子含量符合国家饮用水标准，即材料本身不会对水体造成二次污染，环境友好。
[0040]二、进行室外扩大实验。
[0041]混合藻培养及粉末状铜-碳纳米复合材料的投放:在室外A、B水池中投放从太湖水域中捞取的蓝藻等混合藻类，在B池中加入铜-碳纳米复合材料，以A池为对照组，检测铜-碳纳米复合材料对混合藻杀灭以及活性抑制的效果。通过投放铜-碳纳米复合材料对室外水池中的藻类进行杀灭和抑制，所投放的铜-碳纳米复合材料为粉末状。
[0042]将混合藻放入室外的A、B池中培养，搅拌后采样测定藻含量、氮含量及磷含量，直到含量基本保持不变，注:B池日均有效光照(上午9-10点)比A池长一小时左右。在B池中加入粉末状铜-碳纳米复合材料，浓度为25ppm。
[0043]对混合藻的实验表明:A、B两池总氮、总磷含量基本保持不变，说明水池一直保持在富营养化水平以上。A池叶绿素含量有增加的趋势，B池叶绿素含量一直在降低，这说明，粉末状铜-碳纳米复合材料对混合藻的生长也有抑制作用。
[0044]另外，铜-碳纳米复合材料包括铜-碳纳米纺织纤维或泡沫，通过铜-碳纳米纺织纤维或泡沫制备的养殖使用的网箱，藻类不能在网箱表面生长，可以有效抑制藻类生长，避免因藻类生长造成网箱的网目堵塞，具有一定的可行性，能够解决网箱养殖业至今没有解决的大难题。
[0045]综上所述，对比硫酸铜、氧化铜等其他抑藻手段，50ppm的粉末状铜_碳纳米复合材料能够对栅藻、小球藻、铜绿微囊藻等不同藻群的生长起到明显的抑制作用，且抑制时间约为三十天，而硫酸铜抑制时间为七天，氧化铜和活性碳对藻的生长无明显抑制作用。前期实验中叶绿素α含量的变化，证明了粉末状铜-碳纳米复合材料对藻类生长有长期抑制作用。50ppm铜-碳纳米复合材料在自然水体中铜离子释放量(0.2ppm以下)低于国家饮用水铜离子标准(Ippm)，能够有效控藻的同时，对环境无二次污染。通过铜-碳纳米复合材料来控藻，既消除了水华造成的污染，又改善了水环境。
[0046]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。
【主权项】
1.一种铜-碳纳米复合材料的控藻应用，其特征在于，铜-碳纳米复合材料应用于抑制藻类生长。2.如权利要求1所述的铜-碳纳米复合材料的控藻应用，其特征在于:应用于控藻的铜-碳纳米复合材料是以植物纤维模板制备成铜-碳组份的核-壳结构的纳米颗粒。3.如权利要求1或2的铜-碳纳米复合材料的控藻应用，其特征在于:应用于控藻的铜-碳纳米复合材料的浓度为50ppm?150ppm。4.如权利要求1所述的铜-碳纳米复合材料的控藻应用，其特征在于:通过投放铜-碳纳米复合材料对室外水池中的藻类进行杀灭和抑制，所投放的铜-碳纳米复合材料为粉末状。5.如权利要求1或4所述的铜-碳纳米复合材料的控藻应用，其特征在于:铜-碳纳米复合材料包括铜-碳纳米纺织纤维或泡沫，通过铜-碳纳米纺织纤维或泡沫制备的养殖使用的网箱，可以有效抑制藻类生长，避免因藻类生长造成网箱的网目堵塞。
【专利摘要】本发明涉及一种铜-碳纳米复合材料的控藻应用，铜-碳纳米复合材料应用于抑制藻类生长。铜-碳纳米复合材料通过抑制藻类生长达到控制水华泛滥的效果，且不会在处理过程中产生二次污染，通过铜-碳纳米复合材料来控藻，既消除了水华造成的污染，又改善了水环境。
【IPC分类】A01P13/00, A01N59/20, A01N59/00, A01N25/12
【公开号】CN105340965
【申请号】CN201510711782
【发明人】连崑, 李超
【申请人】连崑
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月28日