专利名称：柱撑水滑石的制备方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柱撑水滑石的制备方法及其用途。
技术背景海洋、湖泊、河流中有害藻类的爆发(在海水中俗称为赤潮，淡水中俗称 为藻华)已成为全球性的环境问题。它不仅使水质恶化、缺氧，造成大量鱼类 死亡，而且藻类代谢过程中产生的藻毒素可进入食物链导致人类疾病甚至死亡。 自来水厂、膜处理水工艺过程中，藻类会粘附在滤料或过滤膜表面，堵塞装置，造成频繁反冲洗；另外某些藻类尺寸很小，可穿透滤池进入给水管网中，影响 水质。目前已公开的藻类去除技术主要有化学法、生物法、气浮法以及絮凝沉 降法。化学法具有见效快、易操作等优点，但化学灭杀剂具有一定的毒性，存在二次污染和生态风险等问题；另外，大部分化学灭杀剂成本高，该法经济效益和环境效益欠佳。生物法包括用微生物或病毒杀灭藻细胞，然而一种微生物 或病毒往往只对一个种藻具有专一杀灭活性。由于引起赤潮或水华的藻种繁多， 同时也由于赤潮和水华的爆发具有突发性，难以在短期内针对某一藻种培养出大量具有专一杀灭性的病毒；此外，由于藻类对病毒的侵染可产生抗性及免疫 性，同一微生物或病毒难以对某种藻持续发挥杀灭作用。该法因选择性限制、 操作复杂、成本高等原因，难以广泛、大规模应用。气浮法是一种用机械收获 的方法，耗时又耗钱，难以应用于大面积天然水体污染的清除。絮凝沉降法包 括化学絮凝剂及用粘土沉降藻。化学絮凝剂(如复合聚合铝、铁等)大多数具 有毒性，它们干扰了自然状态下的生物群落，破坏了生态平衡，并可能导致水 生生物死亡，被公认为不宜用于天然水体系。目前在国际上被广泛研究的方法 是利用粘土及其改性产品絮凝去除赤潮生物，该法由于资源丰富、无害或低毒 而受到推崇。但通常粘土颗粒和海水中的藻细胞表面都带负电[文献l]，实际应 用时必须大量播撒粘土，大面积治理赤潮和水华会造成原料量和淤渣量过大的 问题。根据俞志明等[文献2-5]提出的提高粘土去除赤潮生物能力的粘土表面改 性理论，粘土表面改性旨在降低粘土粒子与藻细胞间的静电斥力，增加粘土颗 粒与赤潮生物细胞间的桥联作用。根据[文献6]的研究，利用有机阳离子表面活 性剂HDTMAB改性粘土矿物可以使粘土颗粒的表面电性反转，降低粘土颗粒与 藻细胞间的静电斥力，提高了粘土去除藻细胞的能力。目前粘土的改性主要是 通过季铵盐型阳离子表面活性改性，改性后虽可使粘土颗粒表面电性反转，但改性粘土表面正电荷的密度仍较低，改性粘土颗粒与藻细胞之间的吸附作用 仍有待进一步提高。如何提高粘土矿物对赤潮生物的去除能力，减少粘土的用 量，是该方法存在的主要问题。水滑石是一类具有层状结构的阴离子型材料，表面带永久正电荷，层间充 填了羧酸根或其它阴离子，层板元素和层间离子具有可调变性。通过两性离子 型表面活性剂插入水滑石的层间，形成稳定的表面带高密度正电荷的柱撑水滑 石，增强颗粒与藻细胞之间的吸附作用，可大大提高了对带负电荷的藻类的絮 凝去除能力。参考文献[l]Neihof RA and Loeb GI. 1972. The surface charge of particulate matterin seawater. LimnoiOceanogr. 17:7-16.P]YuZ画M. Sun X-X and Song X國X. 1999. Clay surface modification and its coagulation of red tide organisms. Chin Sci Bull, 44(7): 617-620.[3]Yu Z-M, Zou J-Z and Ma X-N. 1994. Application of clays to removal of red tide organisms I. Coagulation of red tide organisms with clays. Chin J Oceanol Li體ol， 12(3): 193—200.[4]Yu Z-M. Zou J-Z and Ma X画N. 1994. Application of clays to removal of red tide organisms II . Coagulation of (liferent species of red tide organisms with montmorillonite and eftect of clay pretreatment. Chin J Oceanol Limnol， 12(4):316-324.[5]Yu Z-M. Zou J-Z and Ma X-N. 1995. Application of clays to removal of red tide organisms III. The coagulation of Kaolin on red tide organisms. Chin J Oceanol Li證ol， 13(l):62-70.[6]Xu S and Boyd SA. 1995. Cationic surfactant sorption to a vermiculitic subsoil via hydrophobic bonding . Environ Sci Techol， 29:312-320. 发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种柱撑水滑石的制备方法及 其用途。柱撑水滑石的制备方法是在水滑石粉体中加入水或醇类制成浆液，再加入 两性离子型表面活性剂，两性离子型表面活性剂与水滑石粉体的重量比为0.5 4: 1，室温 100。C的温度下搅拌0.5 4.0 h，过滤、水洗、干燥、粉碎，得到 柱撑水滑石。所述的两性离子型表面活性剂是十二烷基甜菜碱、十二垸基-二羟乙基甜菜碱、2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基甜菜碱、N-十二垸基-(3-氨基丙酸、N-(2-羟乙 基)-N- (2-羟烷基)-|3-氨基丙酸、N-十四烷基甘氨酸钠盐或月桂基咪唑啉醋酸钠。 所述的醇类1是甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇。柱撑水滑石用于治理海水赤潮或淡水藻华以及用于去除水产养殖、自来水 厂或膜处理水工艺过程中的藻类。本发明利用了水滑石具有层状结构，表面带永久正电荷，层间充填了羧酸 根或其它阴离子，层板元素和层间离子具有可调变性的特点，将两性离子型表 面活性插入层间大大增加了水滑石表面正电荷的密度，克服了现有絮凝除藻技 术的一些不足，本发明的去除赤潮和藻华的柱撑水滑石及其制备方法制备工艺 简单，设备投资少，使用安全，效果好，可应用于大面积天然水体污染的清除。
具体实施方式
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中 所涉及的内容。 实施例1在100克市售铝镁型水滑石粉体中加入水制成浆液，再加入50克十二烷基甜 菜碱，室温下搅拌0.5小时，然后过滤、水洗、干燥、粉碎得十二垸基甜菜碱柱 撑水滑石。取含有赤潮易弯藻的海水1L (赤潮生物密度106个/毫升)，向其加入十二烷 基甜菜碱柱撑水滑石，使体系中十二烷基甜菜碱柱撑水滑石的浓度为0.02g/L， 摇匀、静置2小时后，赤潮易弯藻的去除达95%。 实施例2在100克市售铝镁型水滑石粉体中加乙二醇分散制成浆液，再加入400克月桂 基咪唑啉醋酸钠，加热至10(TC，搅拌4小时，然后过滤、水洗、干燥、粉碎得 月桂基咪唑啉醋酸钠柱撑水滑石。取生长有东海原甲藻的养殖水11^(赤潮生物密度104个/毫升)，向其加入月 桂基咪唑啉醋酸钠柱撑水滑石，使藻液中柱撑水滑石的浓度达到O.Ol g/L，摇匀、 静置1.5小时后，可灭杀96%以上。 实施例3在100克市售铝镁型水滑石粉体中加甲醇分散制成浆液，再加入100克十二烷 基-二羟乙基甜菜碱，加热至60'C，搅拌1.5小时，然后过滤、水洗、干燥、粉碎 得十二垸基-二羟乙基甜菜碱柱撑水滑石。取自来水厂生长有水华铜绿微囊藻的水1L (赤潮生物密度103个/毫升)，向 其加入十二烷基-二羟乙基甜菜碱柱撑水滑石，使藻液中柱撑水滑石的浓度达到 0.03 g/L，摇匀、静置2.5小时后，可灭杀卯％以上的水华铜绿微囊藻，叶绿素去 除率为85%。 实施例4在100克市售铝镁型水滑石粉体中加乙醇分散制成浆液，再加入200克N-十 四垸基甘氨酸钠盐，加热至5(TC，搅拌3小时，然后过滤、水洗、干燥、粉碎得 N-十四烷基甘氨酸钠盐柱撑水滑石。取膜处理水工艺过程中生长有水华铜锈微囊藻的水2 L (赤潮生物密度107个 /毫升)，向其加入N-十四烷基甘氨酸钠盐柱撑水滑石，使藻液中柱撑水滑石的 浓度达到0.015 g/L，摇匀、静置1小时后，藻的去除达95%可达以上，叶绿素去 除率70%以上。 实施例5在100克市售铝镁型水滑石粉体中加乙醇分散制成浆液，再加入300克N-十 二烷基-卩-氨基丙酸，加热至8(TC，搅拌3小时，然后过滤、水洗、干燥、粉碎得 N-十二烷基-卩-氨基丙酸柱撑水滑石。取水上运动赛场生长有赤潮易弯藻的海水1L (赤潮生物密度106个/升)，向 其加入N-十二垸基-p-氨基丙酸柱撑水滑石，使藻液中柱撑水滑石的浓度达到 0.05 g/L，摇匀、静置0.5小时后，藻的去除达98%可达以上，叶绿素去除率60% 以上。
权利要求
1. 一种柱撑水滑石的制备方法，其特征在于在水滑石粉体中加入水或醇类制成浆液，再加入两性离子型表面活性剂，两性离子型表面活性剂与水滑石粉体的重量比为0.5～4∶1，室温～100℃的温度下搅拌0.5～4.0h，过滤、水洗、干燥、粉碎，得到柱撑水滑石。
2.根据权利要求1所述的一种柱撑水滑石制备方法，其特征在于所述的两性 离子型表面活性剂是十二垸基甜菜碱、十二烷基-二羟乙基甜菜碱、2-烷基-N- 羧甲基-N-羟乙基甜菜碱、N-十二烷基-P-氨基丙酸、N-(2-羟乙基)-N-(2-羟垸基) -卩-氨基丙酸、N-十四烷基甘氨酸钠盐或月桂基咪唑啉醋酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种柱撑水滑石制备方法，其特征在于所述的醇类 1是甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇。
4. 一种如权利要求1所述方法制备的柱撑水滑石的用途，其特征在于柱撑 水滑石用于治理海水赤潮或淡水藻华。
5. —种如权利要求1所述方法制备的柱撑水滑石的用途，其特征在于柱撑 水滑石用于去除水产养殖、自来水厂或膜处理水工艺过程中的藻类。
全文摘要
本发明公开了一种柱撑水滑石的制备方法及其用途。它是在水滑石粉体中加入水或醇类制成浆液，再加入两性离子型表面活性剂，两性离子型表面活性剂与水滑石粉体的重量比为0.5～4∶1，室温～100℃的温度下搅拌0.5～4.0h，过滤、水洗、干燥、粉碎，得到柱撑水滑石。本发明利用水滑石结构层之间充填了羧酸根或其它阴离子，层间离子具有可调变性的特性，将两性离子型表面活性剂插入水滑石层间，大大增加了水滑石表面正电荷密度，提高了其对带负电荷的藻细胞的吸附性能，对藻类很好的絮凝效果，可广泛应用于海水赤潮、淡水藻华的去除。
文档编号C02F1/52GK101269867SQ20081006067
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月28日 优先权日2008年4月28日
发明者瑛 叶, 夏枚生, 姚志通, 李秀悌, 陈雪刚, 靳明建 申请人:浙江大学