本发明涉及一种絮凝剂，属于污水处理技术领域领域。
背景技术：
我国的水产养殖区域由于养殖密度高、投饵量大往往在水温较高的夏季常可见有大片的藻类水华，水体中藻类密度很高，水色浓绿，透明度多低于25厘米。虽然藻类是养殖水体溶氧的最重要来源，水体中溶解氧70%以上都是来自于藻类光合作用，但每天水体里80%以上的溶解氧最终还是被藻类消耗掉，特别是晚上，藻类越多风险越大。藻类密度过高时由于其聚集在水的表层，会阻碍光线穿透水体，导致光合作用增氧局限在浅表层，而整个水体氧的产量减少。藻类的大量生长对池塘养殖生物造成了很大危害，所以控制和快速降低藻类密度是池塘水产养殖的一个难点。
快速降低养殖池塘藻类密度，除换水外最直接的方式就是利用絮凝剂絮凝藻体。现有的絮凝剂种类繁多，主要有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂（含有机复合絮凝剂、无机高分子复合絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂）。广泛应用于工业、生活污水处理，但其在农业养殖水体处理中仍有一定的弊端：
（1）无机絮凝剂或含有无机物的复合絮凝剂普遍含有铝盐或铁盐，而水产生产中铝离子对养殖生物毒性明显。研究表明，当水中铝离子浓度高于0.5mg/l，即可使鲑鱼致死；即便是沉淀的氢氧化铝也会引起鲑鱼的慢性中毒；当ph值约为5时，铝元素以氧化铝的形态沉积在鱼鳃内，阻止氧气进入血液中，并使鱼体内的含盐浓度失调，导致鱼类死亡。水中铝浓度的增加，会导致水体中的可溶性磷沉淀，降低磷的再矿化率，对水生动物的生命带来极大的威胁（awwa，1978；付玉龙，2000）。铝盐还具有动物胚胎毒性和致畸性，妨碍了河底微生物及鱼贝类的生殖。
低分子无机絮凝剂有絮凝沉淀速度慢、速度越慢就越容易危害鱼虾的呼吸能力。例如铁盐絮凝剂除了在处理水体后容易产生水色变深的问题外，还有研究表明：硫酸铁试剂在致死和亚致死试验中可以观察到含铁的絮体沉降在鱼鳃的上皮细胞，导致了鱼鳃的堵塞和损伤（appeletal.，2001）。用氯化铁做絮凝剂处理污水后得到的污泥对大型蚤具有慢性毒性，可引起产卵率降低和死亡率增加（sotero-santosetal.，2005）。
（2）合成有机高分子絮凝剂中应用最广泛的是聚丙烯酰胺(pam)。在我国，聚丙烯酰胺也是水处理中应用最广泛的一种高分子絮凝剂，占到市政给排水用量的50%，目前大量用于污水处理，但有研究表明阳离子型聚丙烯酰胺在天然水体中同鱼类分泌的阴离子性粘液发生反应，反应物粘附在鳃表面引起鱼丧失吸收氧的能力，进而导致鱼类的死亡(takigamietal.,1998)。
（3）天然高分子有机絮凝剂原料来源丰富，价格低廉，选择性大，安全无毒，可以完全生物降解，无二次污染，但分子量较低且不稳定，使用时用量高、效果不佳，且有可能产生bod等问题。有机絮凝剂处理过程受污水ph值影响较大，实际应用中还需加入试剂调节污水的ph值，因此工序和设备都需增加，增加了处理工序。部分有机絮凝剂处理后的排水还会遗留大量有机物，如果无法被水生生物所利用，就容易形成新的污染，影响自然水体的自净能力。
技术实现要素：
结合上述的现状，对于水产养殖池塘藻类暴发的问题，既需要快速絮凝沉淀藻类，又要保证絮凝剂对水产养殖生物安全，环境友好，选择无机物组分天然无害，有机物组分安全可利用的天然有机-无机高分子量复合絮凝剂是一种可行的解决方法。因此提出了本发明。
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种快速处理高密度藻类水体的絮凝剂。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种快速处理高密度藻类水体的絮凝剂，其组分由黑色铁镁电气石、钙基膨润土、壳聚糖聚合而成，质量比为7：10：1；
作为一种优选方案，所述壳聚糖要求脱乙酰度>85%，外观呈白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光泽。
壳聚糖分子中氨基与质子结合使自身带正电荷，是天然多糖中少见的带正电荷的高分子物质。壳聚糖本身就来源于甲壳类动物的几丁质外壳，天然无害、化学稳定性良好，吸湿性较强，遇水易分解；壳聚糖具有优良的生物相容性，可被溶菌酶等溶解，可生物降解，代谢产物无毒，且能被生物体完全吸收。
作为一种优选方案，所述电气石以新疆黑色铁镁电气石为宜，制作用电气石粉的目数在1500目为宜，密度3.03-3.25g/cm3，粉体颜色灰黑色。
电气石的自发电极为永久性电极，且其自发极化值是一个与温度无关的数值，仅在电气石表面厚度十几微米范围内存在104-107v/m的高场强。其电场效应一方面表现在其对水分子的电解作用，另一方面表现为静电场对处于其中的带电粒子的吸附和中和作用。电气石通过其表面的高强静电场，h+和oh-离子被吸附到电气石的两极，h+的迁移速度是oh-的两倍，从而调节水溶液的ph值上升，过多的h+以氢气的形式被释放出去。随着电气石表面h+离子的减少，在浓度差作用下，远处的h+不断向电气石表面移动，直至达到平衡为止。
作为一种优选方案，所述膨润土以钙基膨润土为宜，密度2-3g/cm3，外观为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，粉体外观白色。
本发明还提供一种快速处理高密度藻类水体的絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）取1500目的黑色电气石，蒸馏水，硅溶胶按照7：1：2质量比混合，充分搅匀，然后与等质量的钙基膨润土混合均匀，用小刷子将混合物均匀的刷在陶瓷平板表面，厚度平均1mm左右（硅溶胶有利于电气石与膨润土的粘合，相当于粘结剂使电气石与膨润土组分经过高温烧结于一体）；将陶瓷平板置于250℃-300℃的温度下，烧制15分钟，电气石粉和膨润土于平板表面烧结成膜，用干锅钳夹出冷却。
（2）将陶瓷平板表面的电气石和膨润土烧结膜铲下，放入转速>1000转/秒的破碎机中粉碎，筛选备用。
（3）准备好壳聚糖、1%的乙酸溶液，两者质量比为1：99，在磁力搅拌器搅拌下使壳聚糖充分溶解于乙酸溶液中，制得壳聚糖乙酸溶液。
（4）量取100ml壳聚糖溶液，在磁力搅拌器搅拌下加入电气石-膨润土粉20g，滴加稀盐酸调节ph值在2.0～3.0之间，混合均匀后静置2小时，随后加热至60℃。絮凝剂结构中的膨润土吸水膨胀，形成含量为0.2g/ml的絮凝剂复合共聚胶体。
结果表明：最佳复合条件为ph值2.0～3.0、电气石-膨润土粉：壳聚糖乙酸溶液(质量比)=1∶5、絮凝剂粉末中电气石、膨润土、壳聚糖的质量比例=7：10：1；混合形成共聚胶体最佳温度60～70℃、反应时间>16小时。
絮凝剂复合共聚胶体取出于60℃烘干，烘干后放入转速>1000转/秒的破碎机中粉碎，600目筛网筛选（粒径<25um），即为成品粉体。
本发明制得的分子量高、絮凝性能优异的有机-无机复合絮凝剂，利用壳聚糖和电气石粉改性膨润土，使得其结构上同时含阳离子基团和疏水基团，因而其兼具较强的吸附架桥和电中和性能，对含藻类较多的废水具有较好的处理效果。
本申请制备的絮凝剂要解决的问题和与现有条件相比较的优势：
（1）藻类细胞（特别是蓝藻）内往往含有微小气泡，比重低，低分子量的絮凝剂无法快速沉降藻类。絮凝剂要保证絮体不容易粘附在鱼虾鳃丝表面，以免危害鱼虾丧失吸收氧的能力。这就要求絮凝剂的结构既要有大的表面积（更多吸附藻类）同时还要有一定密度，保证快速沉降。
（2）藻类在生长过程中会将一种酸性多糖有机物质释放出胞外，并在胞外形成有机胶质层，使得藻类表面呈电负性，高效的絮凝剂需兼具有阳离子基团（保证高效吸附藻类细胞）和少量疏水基团（保证在水中快速分散），方能在富含藻类的养殖水体处理中具有较好的处理效果。
（3）常见的有机絮凝剂其絮凝效果受水体ph值影响较大，实际应用中还需加入试剂调节水体的ph值，因此工序和设备都需增加，增加了处理工序和处理时间；絮凝剂本身如果具有调节水体ph值能力（主要是保证水体ph偏弱碱性），则处理效果更加稳定，操作更加简单。
本发明产生的有益效果可分为两类：
（1）根据本发明制造的絮凝剂去除藻类效果明显，且对所藻类有效，组分电气石、膨润土均为天然无毒害矿物质，壳聚糖本身即源自于甲壳动物，使用不污染环境，对养殖生物刺激小无毒害。以往含藻类的污水多采用无机化学氧化剂，这种传统杀藻剂容易使部分藻体内含有的藻毒素释放到水体中，导致二次污染。本发明制备的絮凝剂以吸附为主，基本不破裂藻体细胞，藻体被包裹后快速沉降到水底，与絮凝剂一起覆盖，胞内的藻毒素在缺氧条件下逐渐降解而不释放入水体中。
（2）将壳聚糖和电气石、膨润土组合使用，产生的协同作用远远大于单独使用壳聚糖或膨润土的絮凝效果。电气石具有稳定水体ph值效果，膨润土的吸附作用可以保证在絮凝过后藻类生长速度大大降低，具有长期控藻的效果。
附图说明
图1三种组分结合示意图。
图2常见高分子絮凝剂吸附藻类示意图。
图3本发明（壳聚糖改性电气石复合膨润土絮凝剂）吸附藻类示意图。
图4黑色铁镁电气石xrd分析图
具体实施方式
本专利的制作实施难点主要集中在絮凝剂的粉体的制备中，关键步骤有以下几点：
1、材料选择
电气石的种类较多，其调节水体ph值得能力也不尽相同，电气石粉以选择新疆地区黑色电气石为宜，粉碎粒度达到1000目以上，并且需要进行分筛选取备用。
图4为电气石xrd分析图，主要组分为铁镁电气石，含有少量sio2杂质。电气石呈柱状和粒状颗粒，1000目电气石粒度中值变化幅度在10-30um之间，且粒度在15-25um之间颗粒占总颗粒数的80%。
黑色铁镁电气石微粉化学分析结果如下(%):sio246.03，al2o316.71，b2o310.24，feo0.92，fe2o318.24，tio20.45，na2o1.12，k2o0.06，mgo2.28，cao3.95。
电气石组成成分复杂化学通式为nar3al6[si6o18][bo3]3(oh,f)4，式中r代表金属阳离子，当r为mg2+、fe2+或（li++al3+）时，分别构成镁电气石、黑电气石和锂电气石三个矿物种，本发明使用黑色铁镁电气石粉效果最好，其他效果较弱。
2、絮凝剂的制备发方法，包括以下步骤：
（1）取黑色铁镁电气石，蒸馏水，硅溶胶按照7：1：2质量比混合，充分搅匀，然后与等质量的钙基膨润土混合均匀，用小刷子将混合物均匀的刷在陶瓷平板表面，厚度平均1mm左右；将陶瓷平板置于250℃-300℃的温度下，烧制15分钟，电气石粉和膨润土于平板表面烧结成膜，用干锅钳夹出冷却；
（2）将陶瓷平板表面的电气石和膨润土烧结膜铲下，放入转速破碎机中粉碎，筛选备用；
（3）使壳聚糖充分溶解于乙酸溶液中，制得壳聚糖乙酸溶液；
（4）将步骤（3）制得的壳聚糖乙酸溶液，在磁力搅拌器搅拌下加入步骤（2）制备的电气石-膨润土粉，滴加稀盐酸调节ph值在2.0～3.0之间，混合均匀后静置2小时，随后加热至60~70℃反应制得絮凝剂复合共聚胶体。
在电气石与膨润土通过硅溶胶结合烧制过程中一定要控制烧制温度不高于350℃，温度过高，黑色电气石粉会变性，颜色由黑色变为赭黄色，丧失热电效应，则无法达到预期效果。电气石粉与粘结剂-硅溶胶的比例也会由于电气石原料和硅溶胶质量的差异而略有区别，可在本专利的比例基础上适当变动。
3、实际应用中，养殖水体有藻类含量差异大，藻体比重也因种类而有所区别，有机物众多，絮凝条件复杂，往往是应用于甲池塘絮凝速度很快，在乙池塘却长时间难以絮凝。因此在实际使用过程中可以针对不同区域，通过调整组分中电气石粉与膨润土的比例，调节絮凝剂的比重。藻类密度越高，沉降越困难，则需要絮凝剂密度增高，电气石粉的比例可以适当提高。
本申请制备的新型絮凝剂主要针对于水产养殖业中富营养化严重藻类爆发的水体；特别是针对浊度高、营养有机物含量丰富的池塘养殖水处理，还可以用于饮用水处理，观赏鱼养殖和园林水体处理等方向。具有良好的推广价值和经济社会效益。