一种新型安全无毒高效水华消解剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水体净化剂，特别是涉及一种新型安全无毒高效水华消解剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近些年来频繁出现的水华现象，是水体富营养化的一种表征，即水中出现大量藻类的现象。生活污水和工农业生产污水中所含有的氮、磷、钾等物质促进水中藻类的生长，从而引发水华现象，不仅污染水源，增加水体色度，且发出恶臭。而水华所产生的藻毒素对于人体健康存在着严重危害，已经成为全球性的污染问题。对于水华处理的研究工作，一直在进行当中，化学杀藻法、粘土凝聚法和化学絮凝法是对水华的主要处理方法。

2、化学杀藻法如氯法、臭氧法杀灭赤潮藻，作用机制是致细胞膜破裂、内溶质溢出、释放溶解有机碳和藻毒素，与海水中高含量的cl-、br-结合，生成高超标消毒副产物。粘土凝聚法主要是利用自然界中最为常见的粘土，进行除藻处理，但存在用量大、絮凝效率不高的缺点。化学絮凝法是采用铝盐pac、聚合氯化铝铁作为无机絮凝剂，与藻类细胞发生电中和作用，使藻类富集沉淀，从而达到除藻效果；但传统的铝盐、铁盐混凝剂会有残留金属含量高、出水色度高等弊端，混凝产生的大量富藻污泥还会造成二次污染。

3、季铵盐类化合物（qacs）是一类被广泛使用的阳离子表面活性剂，对微生物有较好的抑制效果。qacs主要通过烷基链改变细胞膜的磷脂双分子层，破坏细胞膜，使细胞膜内的物质流失，进而导致微生物死亡。作为除藻剂，qacs具有稳定性好、低毒、无刺激、作用可靠等优点，并且在偏碱性条件下对菌、藻特别有效。与普通的表面活性剂相比，具有更低的临界胶束浓度，更高的表面活性，更好的润湿、增溶、起泡和抗菌活性。但将季铵盐与粘土凝聚法和化学絮凝法的结合鲜有报导。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型安全无毒高效水华消解剂及其制备方法和应用，将季铵盐与化学絮凝法和粘土凝聚方法结合使用处理水华，结合了化学絮凝法良好的除藻效果以及粘土凝聚法无毒廉价的特性，解决了化学絮凝法絮体不稳定的问题和粘土处理方法用量大的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，包括以下步骤：

3、s1将壳聚糖加入到异丙醇溶液中，在室温下溶胀，然后在温水浴条件下碱化；

4、s2碱化完成后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对碱化后的壳聚糖进行改性，改性完成后，将溶液调节为中性，洗涤、离心后得到改性壳聚糖；

5、s3在搅拌和冰水浴条件下，将ticl4逐滴滴入冰水中稀释得到ticl4的稀释溶液，在磁力搅拌条件下，向ticl4的稀释溶液中滴入naoh溶液进行碱化，得到聚合氯化钛；

6、s4将聚合氯化钛分散在乙醇溶剂中，然后加入改性壳聚糖和稳定剂，反应得到负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖；

7、s5将负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖加入到冰乙酸，中配置成负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖溶液，将高岭土分散到水中配置成粘土悬浊液，然后将负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖溶液在搅拌的条件下加入到粘土悬浊液中，形成稳定的混合液后，在室温下熟化后，得到水华消解剂。

8、本发明通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵改性壳聚糖，引入季铵基团可对海藻起到灭杀作用，并且在静电作用下nh4+分布在壳聚糖的外侧，保证了壳聚糖的正电性，通过金属配位作用将聚合钛盐负载到改性壳聚糖上，进一步提高了改性壳聚糖的电中和能力，然后再通过负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖改性粘土，加强了粘土与藻细胞之间的静电吸引力，提高二者的碰撞效率而发生絮凝作用，进而极大提升了粘土矿物对藻细胞的去除能力。

9、优选的，s1中溶胀的时间为20~40min，温水浴的温度为30~45℃，碱化为向溶胀后的壳聚糖中滴加质量分数为30~40wt%的naoh溶液恒温碱化1h。

10、优选的，s2中壳聚糖与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1：1.5~3，改性温度为70~80℃，改性的时间为7h，使用质量分数为10wt%的hcl调节溶液为中性，洗涤为使用90%乙醇洗涤，离心为在8000rpm的转速下离心3min，反复离心3~5次后得到改性壳聚糖。

11、优选的，s3中ticl4的稀释溶液中ticl4的体积分数为20~25%，naoh溶液的质量分数为20~30wt%，碱化时间为1h。

12、优选的，s4中反应温度为40~80℃，反应时间为3~8h，聚合氯化钛与改性壳聚糖和稳定剂的质量比为3~8g：2~6g：0.01~1g。

13、优选的，s4中稳定剂包括磷酸二氢钠、乙酸钠、乙二酸钠、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯一辛酯中的一种。稳定剂能够有效阻止ti4+水解生成tio(oh)2和tio2，提高改性壳聚糖的絮凝能力。

14、优选的，s5中负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖溶液的浓度为0.5~12mg/l，粘土悬浊液的用量为20~250mg/l，熟化时间为0.5~6h。

15、由上述一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法制得的水华消解剂。

16、一种水华消解剂的应用，将水华消解剂均匀撒于水体中藻类生长的位置，用于除去水体中的藻类。

17、本发明的有益效果：

18、（1）本发明提供的一种新型安全无毒高效水华消解剂，不仅具备了季铵盐的稳定性，还具备化学絮凝的良好絮凝效果、钛盐絮凝剂快速沉降的特点，并且还通过粘土增加了絮团的密实性，大大增强絮凝过程中吸附架桥与网捕卷扫的能力，更利于沉降，提高了除藻的效果。

19、（2）本发明通过负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖将粘土改性，改性壳聚糖粘附在粘土的表面，使粘土的形貌由平整变得粗糙，增加了粘土表面的吸附位点，提高了粘土与海藻的接触面积，使粘土的表面电性为正电，通过中和藻类表面电荷，使其可以富集沉淀，有利于沉降，增强除藻净水的效果。

20、（3）本发明提供的一种水华消解剂，所使用的原料均为安全无毒型，具有绿色环保的特点。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s1中溶胀的时间为20~40min，温水浴的温度为30~45℃，碱化为向溶胀后的壳聚糖中滴加质量分数为30~40wt%的naoh溶液恒温碱化1h。

3.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s2中壳聚糖与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1：1.5~3，改性温度为70~80℃，改性的时间为7h，使用质量分数为10wt%的hcl调节溶液为中性，洗涤为使用90%乙醇洗涤，离心为在8000rpm的转速下离心3min，反复离心3~5次后得到改性壳聚糖。

4.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s3中ticl4的稀释溶液中ticl4的体积分数为20~25%，naoh溶液的质量分数为20~30wt%，碱化时间为1h。

5.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s4中反应温度为10~20℃，反应时间为3~8h，聚合氯化钛与改性壳聚糖和稳定剂的质量比为3~8g：2~6g：0.01~1g。

6.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s4中稳定剂为乙酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法，其特征在于：s5中负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖溶液的浓度为0.5~12mg/l，粘土悬浊液的用量为20~250mg/l，熟化时间为0.5~24h。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的新型安全无毒高效水华消解剂的制备方法制得的水华消解剂。

9.如权利要求8所述的一种水华消解剂的应用，其特征在于：将水华消解剂均匀喷洒于水体中藻类生长的位置，用于除去水体中的藻类。

技术总结
本发明涉及水体净化剂技术领域，特别是涉及一种新型安全无毒高效水华消解剂及其制备方法和应用，先使用2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵对壳聚糖进行改性，得到改性壳聚糖，然后再将聚合氯化钛负载到改性壳聚糖上，最后使用负载有聚合氯化钛的改性壳聚糖改性高岭土，得到水华消解剂。本发明采用上述技术方案，将季铵盐与化学絮凝法和粘土凝聚方法结合使用处理水华，结合了化学絮凝法良好的除藻效果以及粘土凝聚法无毒廉价的特性，解决了化学絮凝法絮体不稳定的问题和粘土处理方法粘土用量的问题。

技术研发人员：杨桂朋,顾海峰,崔照忠,台炳志,赵大伟,夏新,王申全,台夕市,王大志,何培民,陈火荣
受保护的技术使用者：山东利水环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5