专利名称：一种用于湖库修复的改性沙土絮凝材料的合成方法
技术领域：
本发明属于湖泊富营养化治理和藻华清除技术领域。
背景技术：
近年来，在藻华治理方面，本发明人提出了一系列的方法和专利技术。2002年潘纲等提出了一种以天然高分子聚合物对黏土进行改性的技术(申请号02155^4. 3，已授权)，该技术可将任何当地土壤或沉积物改性成为高效的藻絮凝剂，从而使利用当地土壤治理当地水华成为可能(Pan, G. et al.，Environmental Pollution，2006，连续3篇系列论文)。2005年潘纲等将改性黏土凝聚除藻技术同生态方法相结合，提出了可快速清除水华并将藻华在水底转化为沉水植被的复合材料(改性黏土和水生植物种子或根块类物质)技术，解决了化学法底泥固磷成本高，生态安全性难以确定和固磷效果不稳定等问题(申请号200510099736.X)。目前国内外有关改性当地土壤絮凝除藻的公开报道、论文等大都是根据潘纲等的这一发明展开的。但是以往公开的壳聚糖改性土壤絮凝除藻技术中使用的改性剂是商品化的壳聚糖，其成本较高，大规模使用时必须提出新的改性技术和工艺才能解决实际工程中的成本问题。虽然天然蟹壳、虾壳中含有可转化成壳聚糖的成分，但是将这些原材料与土壤混合并不能制备出具有絮凝功能的改性土壤材料。虽然由蟹壳、虾壳等生产壳聚糖已经是相当成熟的技术，但是商品化的壳聚糖并不是絮凝天然湖库藻华的最佳材料。因为现有的的壳聚糖产品往往是食品、化妆等产业的高端产品，相对于几十平方公里的湖泊修复所需的量来说成本太高。而且商品化的壳聚糖原材料中只有一小部分是适合于用作改性沙、土藻絮凝材料的有效成分，这是造成现有技术成本难以降低的重要瓶颈问题。从性能上讲，商品化的壳聚糖一般不能直接溶于水，无法快速(比如1、2天内)从壳聚糖制备出大量改性土藻絮凝材料。只能事先生产储备改性土壤悬浆，这种悬浆因为含水量极大不仅不便于运输，更重要的是保质期很短，夏季一般只有几天就可能失效，不便于实际使用。 目前尚无任何公开技术可以生产出固态干粉状的、可以即时溶于水制成悬浆并可以长期保存的改性沙、土藻絮凝材料。事实上蟹壳、虾壳中所含的天然壳聚素在何种工艺条件下能转化成多少具有架桥网捕功能的藻絮凝改性剂，其分子量大小如何控制特别是这些改性剂如何与天然砂土相互作用形成可絮凝沉降藻细胞的材料是十分复杂的，一般专业人士不知晓。目前尚无任何报道表明大量沙、土颗粒物是如何影响壳聚糖的合成机理，如何影响其分子量的大小，特别是如何将特定分子量的壳聚糖分子包裹于沙、土颗粒表面，从而形成具有藻絮凝功能的改性沙土干粉材料。目前尚无任何公开材料或技术说明如何由天然蟹壳、虾壳和沙、土等原材料，一步生产出具有藻絮凝功能的改性沙、土材料的技术或工艺。
发明内容
本发明提出一种新的方法及工艺，可以用天然蟹壳、虾壳和沙、土等原材料一步合成出具有藻絮凝功能的生态安全又廉价的改性土壤湖库修复材料。本发明具有以下特征
1、本发明提出藻絮凝材料制备方法，其特征是由天然蟹壳、虾壳和沙、土等原材料一步合成藻絮凝材料。2、根据上述1所述的方法，其特征在于天然蟹壳、虾壳粉碎洗净后先用一定浓度的盐酸溶液浸泡一定时间，过滤水洗至中性，再用较低浓度的氢氧化钠溶液在较低温度的加热条件下处理一定时间，过滤后再加入更浓的氢氧化钠溶液在更高的加热温度条件下处理一段时间，取出固体水洗至中性，加入一定浓度的醋酸或盐酸溶解所获得的固体，取出溶解液加入到一定重量的具有一定粒度的沙子或土壤颗粒中，搅拌一定时间，然后干燥并粉碎，获得改性沙、土藻絮凝材料干性粉状材料。3、根据上述1和2所述的方法，其特征在于所述的改性土壤藻絮凝材料干性粉状材料加入一定量的水稀释后可直接喷洒到待处理的水体用于藻华絮凝治理。4、根据上述1和2所述的方法，其特征在于所述盐酸的浓度为-15%，所述较低浓度的氢氧化钠的浓度为5-30%，所述的较高浓度的氢氧化钠的浓度为30%以上，所述的醋酸浓度时1 % -20%，所述的低的加热条件是5-100摄氏度，所述的较高的加热条件是 100-150摄氏度。5、根据上述1和2所述的方法，其特征在于通过调整一步合成法中的温度、时间、 和浓度等参数可使改性土壤产品的絮凝性能直可调，而且可省略壳聚素、壳聚糖、以及改性沙土悬浆烘干的主要耗能步骤，可大大提高产品的絮凝性能并大大降低生产成本。
实施例蟹壳经水洗、粉碎(粒度0. 5cm 2. Ocm)后，在室温下先用一次废盐酸浸泡lh， 再用10%新盐酸浸泡: 除钙，过滤，滤饼水洗至中性，然后利用脱乙酰后的废氢氧化钠溶液(浓度为20% )在100°C下碱煮30min以脱去蛋白质，然后在130°C下直接用50%氢氧化钠溶液脱乙酰池。过滤并回收废氢氧化钠溶液，滤饼水洗至中性，然后用第一步酸洗所剩的盐酸溶解固体滤饼，将溶解后的滤饼溶液倒入足够重量粒度为180目的水洗砂中搅拌至半干，然后烘干、粉碎几个干粉状改性沙子藻絮凝材料。
权利要求
1.本发明提出一种藻絮凝材料制备方法，其特征是由天然蟹壳、虾壳和沙、土等原材料一步合成藻絮凝材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于天然蟹壳、虾壳粉碎洗净后先用一定浓度的盐酸溶液浸泡一定时间，过滤水洗至中性，再用较低浓度的氢氧化钠溶液在较低温度的加热条件下处理一定时间，过滤后再加入更浓的氢氧化钠溶液在更高的加热温度条件下处理一段时间，取出固体水洗至中性，加入一定浓度的醋酸或盐酸溶解所获得的固体，取出溶解液加入到一定重量的具有一定粒度的沙子或土壤颗粒中，搅拌一定时间，然后干燥并粉碎，获得改性沙、土藻絮凝材料干性粉状材料。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所述的改性土壤藻絮凝材料干性粉状材料加入一定量的水稀释后可直接喷洒到待处理的水体用于藻华絮凝处理。
4.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所述盐酸的浓度为-15%，所述较低浓度的氢氧化钠的浓度为5-30%，所述的较高浓度的氢氧化钠的浓度为30%以上，所述的醋酸浓度时-20%，所述的较低的加热条件是5-100摄氏度，所述的较高的加热条件是100-150摄氏度。
5.根据上述1和2所述的方法，其特征在于通过调整一步合成法中的温度、时间、和浓度等参数可使改性土壤产品的絮凝性能直可调，而且可省略壳聚素、壳聚糖、以及改性沙土悬浆烘干的主要耗能步骤，可大大提高产品的絮凝性能并大大降低生产成本。
全文摘要
本发明提出藻絮凝材料制备方法，其特征是由天然蟹壳、虾壳和沙、土等原材料一步合成藻絮凝材料。其特征在于所述的改性土壤藻絮凝材料干性粉状材料便于运输、保藏和使用，该产品可快速溶于水，加入一定量的水稀释后可直接喷洒到待处理的水体用于藻华絮凝治理。
文档编号C02F1/56GK102344193SQ20111019404
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者潘纲 申请人:潘纲