本申请涉及环境治理领域,尤其是涉及一种高分子复合型絮凝剂及其制备方法和在藻类治理中的应用。
背景技术:
1、随着经济的持续增长和工业化、城镇化进程的加速,人为因素导致湖泊系统中氮、磷等营养盐的大量输入,从而加剧了水体的富营养化现象。同时,全球气候变化的持续加剧为蓝藻的大量繁殖提供了适宜的生态环境和丰富的营养物质。此外,蓝藻本身具有一系列生理特征,使其在水体中易于成为优势种群,这种特性进一步导致以上特点的水体中频繁出现蓝藻水华现象。
2、蓝藻的过度增殖对水生生态系统的健康构成了显著的威胁,其负面影响包括但不限于产生藻毒素毒害水生生物、溶解氧的消耗导致水体缺氧以及对生态平衡造成破坏等。在应对蓝藻水华的治理技术中,絮凝法因其成本效益和高效性而受到推崇,并已在实际治理中得到广泛应用。该技术通过使用絮凝剂促使蓝藻凝聚并沉降,实现其从水体中的有效去除。
3、目前,主流絮凝剂有聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等,但它们本身或在处理过程中可能产生的残留物存在潜在的毒性问题。由于蓝藻能够通过假空泡运动获取更多的光照和营养物质,其尺寸较小(微米级),且表面带有负电,这使得蓝藻在天然水体中能够稳定悬浮,从而降低了絮凝剂的沉降效果,为提高去除率,需要向天然水体中投入大量的絮凝剂,不仅增加了治理成本,同时也增加了环境受到二次污染的风险。
技术实现思路
1、鉴于上述相关技术的不足,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂及其制备方法和在藻类治理中的应用。本申请通过阳离子瓜尔胶和黏土复合,在对蓝藻群体进行吸附的同时与带负电的蓝藻群体发生电荷中和,使得蓝藻群体脱稳,提高了对蓝藻的去除率,同时意外发现有利于降低水体中溶解性微生物产物,并且本申请的主要成分天然易获取、生物相容性好、无毒可降解,在去除水体藻类的同时尽可能避免引入二次污染。
2、第一方面,本申请提供的一种高分子复合型絮凝剂采用如下的技术方案:
3、一种高分子复合型絮凝剂,由包括以下重量份的组分制得:阳离子瓜尔胶0.9-1.1份,黏土1-10份。
4、优选地,所述阳离子瓜尔胶与所述黏土的重量份之比为1:0.9-10。
5、优选地,所述阳离子瓜尔胶由包括使用氨基改性瓜尔胶制得。
6、优选地,所述阳离子瓜尔胶由包括以下步骤制得:将瓜尔胶制成瓜尔胶溶液,然后将瓜尔胶溶液与n-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵混合反应后,经过沉淀、洗涤、干燥得到所述阳离子瓜尔胶。
7、优选地,所述将瓜尔胶制成瓜尔胶溶液包括以下步骤:将瓜尔胶分散于70%的异丙醇溶液中,并持续搅拌约20-40min,然后加入氢氧化钠溶液,继续搅拌10min,得到瓜尔胶溶液。
8、优选地,所述将瓜尔胶溶液与n-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵混合反应包括以下步骤:在瓜尔胶溶液中加入n-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵后置于50-55℃的恒温水浴中,反应170-190min,添加稀盐酸将ph值降至7以下,终止反应。
9、优选地,所述黏土包括高岭土、蒙脱土和硅藻土中的一种或多种。
10、第二方面,本申请提供的一种高分子复合型絮凝剂的制备方法采用如下的技术方案:
11、一种高分子复合型絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:取阳离子瓜尔胶制备成阳离子瓜尔胶溶液,将黏土与阳离子瓜尔胶溶液混合搅拌得到混合溶液,对混合溶液进行烘干、粉碎、球磨、过筛,得到所述高分子复合型絮凝剂。
12、优选地,所述阳离子瓜尔胶溶液由以下步骤制得:取阳离子瓜尔胶与25-40℃水混合溶解,得到阳离子瓜尔胶溶液。
13、优选地,所述搅拌包括以500-800rpm的搅拌速度搅拌至溶液质地均匀,降低搅拌速度至200-400rpm,继续搅拌满24h。
14、优选地,所述搅拌包括以650rpm的搅拌速度搅拌至溶液质地均匀,降低搅拌速度至300rpm,继续搅拌满24h。
15、优选地,所述烘干包括将混合溶液至于55-75℃温度条件下,每隔2h搅拌一次,得到块状物。
16、优选地,所述粉碎包括将块状物打碎成粒径小于5mm的固体颗粒。
17、优选地,所述球磨包括包括以200-400rmp的转速球磨8-12min。
18、优选地,所述球磨包括包括以300rmp的转速球磨10min。
19、优选地,所述过筛为过50目的筛网,收集透过筛网的粉末。
20、第三方面,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂在藻类治理中的应用。
21、优选地,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂在蓝藻治理中的应用。
22、优选地,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂在蓝藻捕集中的应用。
23、优选地,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂在降低水体中的溶解性有机碳含量中的应用。
24、优选地,本申请提供一种高分子复合型絮凝剂在降低水体中溶解性微生物产物中的应用。
25、优选地,所述高分子复合型絮凝剂配置成絮凝剂溶液使用,絮凝剂溶液中阳离子瓜尔胶的质量分数为1‰-1%。
26、综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
27、1. 本申请通过阳离子瓜尔胶和黏土复合,在对蓝藻群体进行吸附的同时与带负电的蓝藻群体发生电荷中和,使得蓝藻群体脱稳,提高了对蓝藻的去除率,同时意外发现有利于降低水体中溶解性微生物产物,并且本申请的主要成分天然易获取、生物相容性好、无毒可降解,在去除水体藻类的同时尽可能避免引入二次污染。
28、2.本申请的絮凝剂可协同去除溶解性微生物产物,降低了水体中的溶解性有机碳,适合天然水体的原位投加;
29、3.本申请的絮凝剂拓宽了其适用于的水体的ph范围,更适宜自然水体的蓝藻治理,无需额外投加酸碱,达到节约成本的效果。
1.一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:由包括以下重量份的组分制得:阳离子瓜尔胶0.9-1.1份,黏土1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:所述阳离子瓜尔胶与所述黏土的重量份之比为1:0.9-10。
3.根据权利要求1所述的一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:所述阳离子瓜尔胶由包括使用氨基改性瓜尔胶制得。
4.根据权利要求3所述的一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:所述阳离子瓜尔胶由包括以下步骤制得:将瓜尔胶制成瓜尔胶溶液,然后将瓜尔胶溶液与n-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵混合反应后,经过沉淀、洗涤、干燥得到所述阳离子瓜尔胶。
5.根据权利要求4所述的一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:所述瓜尔胶与所述n-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵的重量份之比为1:0.9-1。
6.根据权利要求1所述的一种高分子复合型絮凝剂,其特征在于:所述黏土包括高岭土、蒙脱土和硅藻土中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6所述的高分子复合型絮凝剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:取阳离子瓜尔胶制备成阳离子瓜尔胶溶液,将黏土与阳离子瓜尔胶溶液混合搅拌得到混合溶液,对混合溶液进行烘干、粉碎、球磨、过筛,得到所述高分子复合型絮凝剂。
8.根据权利要求7所述的一种高分子复合型絮凝剂的制备方法,其特征在于:所述搅拌包括以500-800rpm的搅拌速度搅拌至溶液质地均匀,降低搅拌速度至200-400rpm,继续搅拌满24h。
9.根据权利要求7所述的一种高分子复合型絮凝剂的制备方法,其特征在于:所述球磨包括以200-400rmp的转速球磨8-12min。
10.一种如权利要求1-6所述的高分子复合型絮凝剂在藻类治理中的应用。