一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30～60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为：将一定量的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟～300分钟；将壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，360分钟内藻类絮凝成团并沉入水底，水质澄清；高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量为，高锰酸钾0.01mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～5mg/L，该方法不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。
【专利说明】一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护领域，尤其是一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着各个湖泊河流水体富营养程度的加深，“水华”在全世界范围内频繁暴发，带来一系列的环境问题，已引起人们的广泛关注。目前，水华的防治方法很多，例如以硫酸铜、二氧化氯等化学方法除藻或以PAC、聚丙烯酰胺等高分子混凝剂除藻，但是它们均存在一定的弊端。其中，硫酸铜是应用较多的除藻剂，但硫酸铜在除藻过程中会释放铜离子，而铜离子会影响非水华生物的正常生活，破坏生态系统。另外，使用硫酸铜会破坏藻细胞，藻细胞的藻毒素会释放到水中，也会对生物造成危害；二氧化氯与藻类的反应速度较快，能够有效地控制霉味和鱼腥味等，但其成本比较高，需就地生产，而且使用过程中会产生次氯酸盐和氯酸盐，这些成分对人体和其他生物存在着很大的危害；液氯可以杀灭水中藻类，但同样会产生对人体有害的氯的衍生物；PAC、聚丙烯酰胺等高分子凝聚剂也在市场上占有重要地位，但鉴于高分子单体的毒性和成本问题，在使用上受到了一定程度的限制。并且以上方法除藻后，藻体浮在水面上不下沉，影响水体清洁及美观。
[0003]粘土作为一种天然的藻类絮凝剂，不仅具有较高的效能，而且来源充足，成本低廉，无毒无污染，对非水华生物影响小，尤其是海泡石，其收缩率低，可塑性好，比表面大，吸附性强，是公认的吸附能力最强的粘土矿物。但也存在一些弊端，比如其溶胶性质差，迅速凝聚、沉淀水华生物的能力偏低，尤其在量少的时候难以消除水华生物，所以在实际应用中受到较大的限制。当海泡石单独使用时，除藻的效率较低，时间长，投药量很大。
[0004]高锰酸钾作为氧化剂，能去除藻污染水源中的藻类、嗅味、有机污染物等，并且对藻毒素有一定的氧化去除作用，但其投量过大时，会使水体色度升高。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明围绕预氧化、混凝和沉降三个过程，提出了一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30-60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为:将一定量的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟-300分钟；将壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，360分钟内藻类絮凝成团并沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高；所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高猛酸钾 0.0 lmg/L -0.5mg/L,海泡石 10mg/L -50mg/L,壳聚糖 lmg/L -5mg/L。
[0007]进一步地，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高猛酸钾 0.0 lmg/L -0.05mg/L、0.05mg/L -0.1mg/L、0.lmg/L -0.2mg/L、0.2mg/L -0.3mg/L、0.3mg/L -0.4mg/L 或 0.4mg/L -0.5mg/L,海泡石 lOmg/L -20mg/L、20mg/L -30mg/L、30mg/L -40mg/L 或 40mg/L -50mg/L,壳聚糖 lmg/L -2mg/L、2mg/L -3mg/L、3mg/L -4mg/L 或 4mg/L -5mg/L。
[0008]更进一步地，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高锰酸钾0.05mg/L，海泡石25mg/L ;壳聚糖2.5mg/L。
[0009]高锰酸钾、海泡石和壳聚糖均无毒，不会对水中其它生物产生影响，藻体沉入水底，不影响水面美观及水面作业。
[0010]根据藻污染水体的面积和水流流动情况，加入高锰酸钾后的预氧化时间为:15分钟-30分钟，30分钟-60分钟，60分钟-120分钟，120分钟-180分钟或180分钟-300分钟。
[0011]本发明的有益效果是:一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，
不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。
【具体实施方式】
`[0012]一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30-60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为:将0.0 lmg/L-0.5mg/L的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟-300分钟；将lmg/L-5mg/L的壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和10mg/L-50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，5分钟后藻类开始聚凝，并且凝聚物逐渐增多，体积越来越大，15分钟-120分钟后，水体中的藻类几乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再经过30分钟-180分钟的沉降，藻类凝聚物沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高。
[0013]为了更好的对本发明进行说明，下面结合实验室的实验结果对本发明作进一步说明。
[0014]实施例1
在IL藻浓度为1.6*109个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0.35mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入3.75mg壳聚糖和15mg海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到92.5%。
[0015]实施例2
在IL藻浓度为4.5*109个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0.5mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入5mg壳聚糖和50mg海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到94.8%。
[0016]实施例3
在IL藻浓度为3.2*109f/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0.05mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入2.5mg壳聚糖和25mg海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到92.2%。
[0017]实施例4
在IL藻浓度为3.2*109个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入2.5mg壳聚糖和25mg海泡石。在400转/分 速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物大多浮于水体表面，位于水体中和水底的较少，水体水质较澄清，检测其除藻效率为87.6%。与进行高锰酸钾预处理过的水体相比，未加高锰酸钾的水体除藻效率降低，最重要的是最终藻类凝聚物浮于水体表面，这点在实际应用中会造成很大的不便。
[0018]实施例5
用PAC (聚合氯化铝，常用除藻剂)代替壳聚糖和海泡石，与高锰酸钾结合实验。在IL藻浓度为3.2*109个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入高锰酸钾0.3mg，预氧化15分钟，再加入PAC 5mg,先在400转/分速度下快速搅拌5分钟，藻类凝聚物很快开始形成，再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，藻类凝聚物增多且增大，静置半小时，可以观察到藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率达到95.2%。与海泡石、壳聚糖实验相比，PAC除藻效率也较高，虽然减少了除藻剂的使用量，但PAC使用过程中增加了水体中铝元素的含量，检测上述实验残余铝含量为0.55 mg/L (参考生活饮用水标准为0.2mg/L)，这会对湖泊非水化生物会造成一定影响，而粘土物质和壳聚糖为天然物质，对水体非水华生物几乎没有影响。
[0019]结合藻污染程度、除藻剂的用量，除藻率及有害残余物的含量，将以上5个实施例的实验结果进行对比，其对比结果如表I所示。
[0020]表1:
【权利要求】
1.一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，以高锰酸钾、30-60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为:将0.01mg/L-0.5mg/L的高猛酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟-300分钟；将lmg/L-5mg/L的壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和10mg/L-50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，5分钟后藻类开始聚凝，并且凝聚物逐渐增多，体积越来越大，15分钟-120分钟后，水体中的藻类几乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再经过30分钟-180分钟的沉降，藻类凝聚物沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高； 所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高猛酸钾0.0 lmg/L-0.5mg/L,海泡石10mg/L-50mg/L,壳聚糖lmg/L-5mg/L。
2.根据权利要求1所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高猛酸钟 0.0 lmg/L -0.05mg/L、0.05mg/L -0.1mg/L、0.lmg/L -0.2mg/L、0.2mg/L -0.3mg/L、0.3mg/L -0.4mg/L 或 0.4mg/L -0.5mg/L,海泡石 lOmg/L -20mg/L、20mg/L -30mg/L、30mg/L -40mg/L 或 4 0mg/L -50mg/L,壳聚糖 lmg/L -2mg/L、2mg/L -3mg/L、3mg/L -4mg/L 或 4mg/L -5mg/L。
3.根据权利要求1或2所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量(单位:mg)以藻污染水体(单位:L)的重量计，高猛酸钾0.05mg/L,海泡石25mg/L ;壳聚糖2.5mg/L。
4.根据权利要求1所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，根据藻污染水体的面积和水流流动情况，加入高锰酸钾后的预氧化时间为:15分钟-30分钟，30分钟-60分钟，60分钟-120分钟，120分钟-180分钟或180分钟-300分钟。
【文档编号】C02F1/72GK103449636SQ201310411165
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】潘凌潇, 刘汉湖, 李凯, 白向玉, 周广演, 董兵 申请人:中国矿业大学