本发明属于水环境治理,具体涉及一种有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法。
背景技术:
1、近年来,随着工农业快速发展和城市化进程加速,大量含氮、磷的营养物质排入自然水体,导致湖泊、水库等地表水富营养化问题日益突出,蓝藻、绿藻等藻类水华频繁暴发。藻类过度繁殖不仅造成水体透明度下降、溶解氧耗竭、水生生态系统破坏,还释放藻毒素,严重威胁饮用水安全及公共健康。因此,开发高效、经济且环境友好的藻类及营养盐协同控制技术,已成为水污染治理领域的重要研究方向。
2、目前,常用的除藻技术主要包括物理打捞、化学杀藻以及生物修复等。其中,化学絮凝法因操作简便、见效快而被广泛应用,但传统铝盐、铁盐等无机絮凝剂存在残金属离子引入、絮体易再悬浮、对低浊高藻水适应差等问题;部分合成有机高分子絮凝剂则存在降解难、生态毒性潜势等局限性。
3、近年来研究者开始关注天然矿物材料(如粘土、硅藻土等)作为絮凝载体的可行性,凭借高效性、环保性与广谱适用性,在国内外藻类治理中发挥关键作用。然而改性粘土用量较大,会消耗大量珍贵的黏土资源,不利于生态保护。
技术实现思路
1、为克服上述缺陷,本发明提出一种有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,旨在构建一种兼具高效絮凝、广谱吸附与环境兼容性的新型水处理材料。
2、为达到上述目的,本发明的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,包括以下步骤:将改性硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂复合,使得絮凝剂分子基团与改性硅基材料表面活性位点之间的价键结合,进而制得有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料。
3、进一步地,所述改性硅基材料的制备方法为:将硅基材料于600~800℃下加热4-12h。
4、进一步地,所述硅基材料包括但不仅限于水体沉积物、粉煤灰、硅藻土。
5、进一步地,按照原料硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂以3~24:1的质量比将改性硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂进行混合后,于酸性溶液中搅拌0.5~2h。
6、进一步地,所述有机阳离子高分子絮凝剂(ocpf)包括但不限于壳聚糖、季铵盐、聚丙烯酰胺。
7、进一步地,所述酸性溶液为ph=2~4的盐酸溶液。
8、与现有技术相比本发明具有以下优点:
9、1、高效絮凝与藻类协同去除能力:本发明通过硅基载体与有机阳离子絮凝剂的复合改性,形成稳定且具有高正电性的表面结构,可快速中和藻细胞及悬浮颗粒表面负电荷,实现高效絮凝沉降。
10、2、多重污染物同步净化:本发明所提供的材料不仅对藻类具有优良的去除效果,还可通过表面活性位点吸附水体中溶解性磷酸盐、部分含氮污染物及有机质,实现“絮凝-吸附”协同作用,综合降低水体浊度与营养盐浓度,从根源抑制藻类再生。
11、3、原料成本低且实现固废资源化:本发明以广泛易得的天然硅基矿物(如黏土、硅藻土)或水体沉积物为主要原料,经高温煅烧活化后复合常见高分子絮凝剂,工艺简单、成本显著低于传统化学除藻剂,具备良好的经济性与推广潜力。
12、4、环境兼容性与生态安全性高:所选有机絮凝剂如壳聚糖等属于生态友好型高分子,整体材料无毒无害,投加后不引入二次污染,对水生生物无不良影响,兼具高效处理性能与高生物安全性。
1.一种有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,所述的方法包括下述步骤:将改性硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂复合,使得絮凝剂分子基团与改性硅基材料表面活性位点之间的价键结合,进而制得有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料。
2.根据权利要求1所述的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,所述改性硅基材料的制备方法为:将硅基材料于600~800℃下加热4-12h。
3.根据权利要求2所述的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,所述硅基材料包括但不仅限于水体沉积物、粉煤灰、硅藻土。
4.根据权利要求1所述的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,按照原料硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂以3~24:1的质量比将改性硅基材料与有机阳离子高分子絮凝剂进行混合后,于酸性溶液中搅拌0.5~2h。
5.根据权利要求1所述的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,所述有机阳离子高分子絮凝剂(ocpf)包括但不限于壳聚糖、季铵盐、聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求4所述的有机阳离子高分子絮凝剂改性硅基材料的制备方法,其特征在于,所述酸性溶液为ph=2~4的盐酸溶液。