专利名称：一种治理蓝藻污染的纳米复合材料的制作方法
技术领域：
本发明属于纳米复合材料领域，具体的说，涉及一种治理蓝藻污染的纳米复合材料。
背景技术：
蓝藻污染是一个世界范围内环保难题，蓝藻可以在充分的氮和磷的环境中通过阳光照射迅速繁殖，并覆盖在水面上，使鱼类因缺氧而大面积死亡，污染水源，并产生有害毒素进而危害人体健康。最近的研究表明，蓝藻所产生的有害毒素可以污染水质，危害肝脏和神经系统。另外，蓝藻所产生的毒素可直接刺激皮肤、眼睛、鼻子、喉咙以及引起呼吸道炎症。在1998年和2005年，美国环保总局将蓝藻污染以及产生的毒素列为重大污染物之一。现在国内外对于蓝藻污染的治理还没有一种有效和快速的方法，用人工方法控制蓝藻生产的条件，包括增加新鲜水的比例，使用超声波或生物学的方法治理蓝藻污染，但效果均不明显，所以现在国内和国际上急需开发出一种高效的和低毒性的方法治理大面积的蓝藻污染。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种利用光分解反应使蓝藻快速分解为二氧化碳和水，以达到快速治理蓝藻污染的纳米复合材料。本发明目的是这样实现的一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其关键在于包括以下质量份数的物质组成；纳米TiO230 80 份纳米硅10 50份上述纳米复合材料中还添加有纳米银2 20份。上述纳米TiO2为5 200nm ；纳米硅为10 50nm ；纳米银为10 50nm。上述纳米TiO2、纳米硅和纳米银在超声环境下搅拌1 池混合在一起。纳米TW2和纳米硅纳混合米材料混合于溶液中，并经过超声波处理结合而成，实验得出纳米材料在经过超声处理后均具有稳定的效果，应用时这些高浓度的纳米溶液可根据需要稀释成为不同浓度的纳米混合物溶液。我们发现，纳米混合材料的光分解反应的最佳浓度为0. 02%，因此，在以下对于蓝藻的光分解实验中，我们应用0. 02%的纳米混合物溶液。还加入少量纳米银复合在一起，得出明显增强纳米复合材料的光分解活性，这种纳米复合材料具有更强的光分解反应，光电离子在纳米复合材料被结合后，可以进一步在纳米复合材料表面产生OH分子，使光分解反应进一步增强。纳米复合材料对于降低水面氮和磷浓度的作用纳米复合材料降低水面氮和磷浓度的理论依据=TiO2纳米复合材料在水中可分解成为02_过氧根离子和0H_离子，02_过氧根离子与N离子在水中合成为N2 O2- 二氧化氮气体蒸发；02_过氧根离子与P离子在水中合成为PO2-气体蒸发。因此，实验证实本纳米复合材料具有降低水面氮和磷浓度的作用。本发明纳米复合材料对蓝藻污染的治理实验我们用一种典型的蓝藻Microcystis aeruginosa用于本试验，这种蓝藻非常容易引起淡水和咸水的大面积爆发。这种大面积爆发的蓝藻污染可以产生明显的毒素，使人间产生腹部痉挛，并严重伤害狗和其它的动物，我们使用ASTM测试方法来测试纳米复合材料对于蓝藻的治理作用。试验表明纳米复合材料实验明显降低兰藻污染，对于蓝藻污染具有明显的浓度依存性的效果。在本试验当中蓝藻生长在合适的淡水或咸水的环境中96个小时，纳米复合材料的治理效果用IC50来表示。IC50是指纳米复合材料作用于蓝藻，使其生产速度降底50%时候的浓度。本发明纳米复合材料对淡水或盐水中鱼类和水中植物的影响实验本试验的目的是测定纳米复合材料对于鱼类和水中植物毒性的影响，我们应用纳米复合材料1、10或100mg/L在正常光源下对水中的鱼类Pim印hales promelas进行了 96 小时的测试，和对Daphnia magna进行了 48小时的测试，均未发现异常的反应，在本试验中我们用不同种的淡水和咸水的鱼类来测试纳米复合材料的副作用，并确定环境的安全浓度，我们这些试验是根据美国环保总局和中国环保部的要求用标准的方法来测定纳米复合材料的可能的副作用，我们确定急性(短期死亡率)和慢性(长期影响)的反应。试验在荧光和紫外光的条件下进行，正如再第三阶段所描述的，我们确定纳米复合材料在急性实验中的LC50(杀死50%试验鱼类的纳米材料的浓度)和在慢性实验中的N0EC/L0EC的浓度。 NOEC是指纳米复合材料对于所测试的鱼类或生物或水中植物没有影响的最高浓度。LOEC 是指纳米复合材料对所测试的鱼类或生物或水中植物所产生影响的最低浓度。我们用青蛙试验测定FETAX数据(青蛙妊娠试验)。我们用纳米复合材料对于Xenopus Iaevis蛙的四天胚胎发育毒性试验。在本实验中我们测定了急性毒性试验和慢性毒性试验。在急性实验中我们测定了胚胎生长的LC50，我们还测定了纳米复合材料对胚胎生长的EC50 (纳米复合材料影响50%胚胎生长的浓度)。TI (teratogenic index)数值用LC50和EC50计算决定 (Tl =LC50/EC50)。经过这些实验，我们得出结论，本项目产品对于水中鱼类，青蛙妊娠等均无毒性影响和副作用。本发明纳米复合材料利用光分解反应使蓝藻快速分解为二氧化碳和水，以达到快速治理蓝藻污染的目的。纳米复合材料主要采用纳米级TiO2和纳米级Silicon。这些纳米材料可以在水面结合蓝藻，使之分解成为较小的蓝藻颗粒，这些较小的蓝藻颗粒进一步与纳米材料结合并使之分解成为更小的蓝藻颗粒，这样反复循环，可使蓝藻快速分解成为很细小的颗粒，直到最终使蓝藻分解成为(X)2和水。有益效果本发明在蓝藻污染的水面可以大面积的应用，形成较高浓度的纳米复合体和蓝藻结合的状态，使蓝藻在光合作用下可以大面积的分解，这种形式可以将纳米复合材料快速应用到大面积的蓝藻污染的水面，并使水面中氮和磷的含量明显降低，从根本上减少了蓝藻生长的环境；同时加工生产成本低，产量高，使这种纳米复合材料便于应用。
具体实施例方式
4实施例1实施例2实施例3实施例4纳米TW230g(5nm)50g(IOOnm)60g(150nm)80g(200nm)纳米硅IOg(IOnm)30g(30nm)20g(40nm)50g(50nm)纳米银2g(IOnm)15g(30nm)20g(50nm) 按照上述实施例将纳米材料混合于溶解为溶液，并经过超声波处理结合而成，然后统一配制为0.02%浓度的溶液。我们用一种典型的蓝藻Microcystis aeruginosa用于试验，我们使用ASTM测试方法来测试纳米复合材料对于蓝藻的治理作用。上述实施例1-4 配制的溶液都能明显降低兰藻污染，对于蓝藻污染具有明显的浓度依存性的效果。在本试验当中蓝藻生长在合适的淡水或咸水的环境中96个小时，纳米复合材料的治理效果用 IC50来表示。IC50是指纳米复合材料作用于蓝藻，使其生产速度降底50%时候的浓度。
权利要求
1.一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其特征在于包括以下质量份数的物质组成； 纳米TiO230 80份纳米硅10 50份
2.根据权利要求1所述一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其特征在于所述纳米复合材料中还添加有纳米银2 20份。
3.根据权利要求1或2所述一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其特征在于所述纳米TiR为5 200nm ；纳米硅为10 50nm ；纳米银为10 50nm。
4.根据权利要求1所述一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其特征在于所述纳米 TiO2、纳米硅和纳米银混合溶解成溶液在超声环境下搅拌1 池混合在一起。
全文摘要
本发明公开了一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，包括以下质量份数的物质组成；纳米TiO230～80份；纳米硅10～50份还添加有纳米银2～20份。本发明在蓝藻污染的水面可以大面积的应用，形成较高浓度的纳米复合体和蓝藻结合的状态，使蓝藻在光合作用下可以大面积的分解，这种形式可以将纳米复合材料快速应用到大面积的蓝藻污染的水面，并使水面中氮和磷的含量明显降低，从根本上减少了蓝藻生长的环境；生产成本低，产量高，使这种纳米复合材料便于应用。
文档编号B82Y30/00GK102167419SQ201110021000
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者魏啓明 申请人:魏啓明