基于青蒿提取物改性的除藻劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及除藻劑,具體地,設(shè)及基于青葛提取物改性的除藻劑及其制備方法和 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水華的發(fā)生伴隨著藻類的大量爆發(fā),有效去除藻類是控制水華規(guī)模、減少水華危 害的直接途徑。經(jīng)長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐,形成了 W物理、化學(xué)、生物為手段的=類主要除藻技 術(shù)。
[0003] 物理法可W分為去除法和滅殺法,前者是通過一定的物理方法直接去除藻細(xì)胞或 降低其含量,主要包括引水換水、機(jī)械除藻、過濾除藻、氣浮除藻和活性炭吸附等;后者是使 用物理手段直接或間接殺死水體中的藻,主要方法有遮光處理、電解除藻、紫外線照射和超 聲波處理等。物理法能夠有效去除藻類,不會(huì)產(chǎn)生二次污染,但需要昂貴的費(fèi)用,所W只能 用于小水體和大水體的局部水域。
[0004] 化學(xué)法主要是化學(xué)滅殺法?;瘜W(xué)滅殺法一般是通過投加藥劑,抑制藻細(xì)胞的生理 功能,破壞藻細(xì)胞的結(jié)構(gòu),使藻細(xì)胞滅活甚至解體,從而達(dá)到殺死藻類。主要藥劑有強(qiáng)氧化 劑(液氯、過氧化氨、臭氧、高儘酸鐘等)、硫酸銅等。化學(xué)法除藻效果好、成本低,但專一性 差,且二次污染嚴(yán)重。
[0005] 生物法除藻指利用微生物、植物和動(dòng)物控制藻類。微生物法是通過投加微生物降 解水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),或投加隧藻微生物直接降解藻細(xì)胞。植物法是人工栽種水生高等植物,對(duì) 水體營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行控制;另一方面是通過植物釋放的化感物質(zhì)來抑制水體中的藻類。動(dòng)物法 通常是放養(yǎng)水生動(dòng)物如濾食性魚類,來吞食水體中的藻類。生物除藻的生態(tài)安全性高、成本 低,但往往見效慢、作用周期長(zhǎng),其中微生物隧藻雖見效快,但生態(tài)安全性有待商権。
[0006] 當(dāng)然,除了上述=種除藻方法,還存在物理化學(xué)方法。物理化學(xué)方法主要采取絮凝 沉淀、加藥氣浮等措施。絮凝沉淀法是目前應(yīng)用最廣泛的水處理方法之一,指在絮凝劑的作 用下,使水中的膠體和藻體凝聚成絮凝體、沉淀沉降,然后予W分離去除。除藻常用的絮凝 劑一般有無(wú)機(jī)高分子絮凝劑(天然黏±、侶鹽、鐵鹽、聚合氯化侶等)、有機(jī)高分子絮凝劑(殼 聚糖、改性淀粉等)、微生物絮凝劑。侶鹽和鐵鹽無(wú)機(jī)絮凝劑絮凝性能受水體的抑影響較大。 聚合氯化侶對(duì)藻細(xì)胞有較好的絮凝效果,侶易生物富集,次生危害嚴(yán)重;鐵鹽易增加水體色 度。微生物絮凝劑具高效、無(wú)毒、易生物降解等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),但目前大多處于菌種的篩選階 段,且成本很高,無(wú)法適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)的需要。
[0007] 較為典型的絮凝劑為天然黏±絮凝除藻,利用天然黏±可^與藻細(xì)胞結(jié)合并形成 絮體沉降至水體底部,在運(yùn)個(gè)過程中或直接殺死藻細(xì)胞、或吸附營(yíng)養(yǎng)鹽、或影響其光合作用 使藻細(xì)胞失去耐W生長(zhǎng)的條件等間接除藻。天然黏±礦物除藻在成本、對(duì)環(huán)境和非赤潮或 水華生物影響等方面優(yōu)于其他除藻方法,但因溶膠性質(zhì)差,迅速凝聚、沉淀藻類的能力低, 需大量撒播,給大面積治理藻類污染帶來原料和渺渣量過大的問題。
[000引相對(duì)于天然黏±絮凝劑,改性黏±絮凝除藻效果更好,改性黏±絮凝除藻W天然 黏±礦物為基礎(chǔ),對(duì)其進(jìn)行各種改性,W提高黏±絮凝除藻的能力。是使用殼聚糖對(duì)黏±進(jìn) 行包覆改性,目的是利用殼聚糖改變黏±顆粒表面特性和電性,提高黏±絮凝去除藻細(xì)胞 的能力。改性和復(fù)合黏±除藻能顯著提高黏±的除藻效率且降低黏±的用量,但是改性后 的黏±通常會(huì)給環(huán)境產(chǎn)生一些有毒有害的物質(zhì)。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)中較為成熟的改性黏±絮凝劑是使用殼聚糖對(duì)黏±(或高嶺±、膨潤(rùn)± 等)進(jìn)行包覆改性,目的是利用殼聚糖改變黏±顆粒表面特性和電性,提高黏±絮凝去除藻 細(xì)胞的能力。殼聚糖具有高分子聚合物特有的粘結(jié)、架橋、絮凝作用,而且由于其分子鏈上 分布著大量的游離氨基,在溶液中可質(zhì)子化,從而使其分子鏈帶上大量的正電荷。殼聚糖分 子鏈上的陽(yáng)離子活性基團(tuán)可與帶負(fù)電荷的藻細(xì)胞相互吸引,中和并降低藻細(xì)胞的表面負(fù)電 荷,同時(shí)壓縮了藻細(xì)胞的擴(kuò)散層而使藻細(xì)胞脫穩(wěn)凝聚,并借助于殼聚糖高分子鏈的粘結(jié)架 橋作用而絮凝沉降。經(jīng)過殼聚糖包覆改性后的黏±,既能通過殼聚糖的粘結(jié)架橋作用絮凝 藻細(xì)胞,又能通過其表面電性的改變,凝聚帶負(fù)電的藻細(xì)胞,同時(shí)具有了粘結(jié)架橋和電中和 雙重作用,使黏±絮凝除藻的能力大幅度提高。雖然使用殼聚糖改性后的黏±除藻效果好 且對(duì)環(huán)境的影響低,但當(dāng)在治理水華時(shí)往往要投加大量的黏±,而殼聚糖的價(jià)格相對(duì)較高, 運(yùn)就使得成本偏高,運(yùn)是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種基于青葛提取物改性的除藻劑及其制備方法和應(yīng)用,通 過該方法制得的除藻劑具有優(yōu)異的除藻效果且對(duì)環(huán)境友好,同時(shí)該除藻劑的制備方法步驟 簡(jiǎn)單、成本低廉。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種基于青葛提取物改性的除藻劑的制備方 法,包括:
[0012] 1)將青葛粉末浸泡于水中,接著過濾、取濾液蒸發(fā)結(jié)晶W制得青葛提取物;
[0013] 2)將青葛提取物溶于水中W制得青葛提取物溶液;
[0014] 3)將青葛提取物溶液與氣相白炭黑混合W制得基于青葛提取物改性的除藻劑。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種基于青葛提取物改性的除藻劑,該除藻劑根據(jù)上述的方法制 備而得。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述的除藻劑在在凈化水質(zhì)過程中的應(yīng)用。
[0017] 通過上述技術(shù)方案,本發(fā)明的除藻劑的除藻原理如圖1所示,利用氣相白炭黑對(duì)青 葛提取物進(jìn)行改性形成除藻劑。該除藻劑能夠集化感殺藻、藻吸附、混凝藻殘?bào)w功能于一 體,如將藻細(xì)胞的細(xì)胞膜溶解破裂、殘?bào)w被吸附絮凝、形成團(tuán)聚體并最終成為混凝體沉淀。 由于青葛提取物、氣相白炭黑均是對(duì)環(huán)境友好的物質(zhì),進(jìn)而使得該除藻劑在具有高除藻效 率的基礎(chǔ)上,完全符合環(huán)保的理念。另外,該除藻劑的制備方法中步驟簡(jiǎn)單,并且能夠自自 然界中進(jìn)行取材,廉價(jià)易得,極大地節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0018] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0019] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明,但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0020]圖I是本發(fā)明的提供的除藻劑的除藻原理圖;
[0021 ]圖2是應(yīng)用例1中除藻劑的除藻效果的實(shí)時(shí)跟蹤圖;
[0022] 圖3是應(yīng)用例1中除藻率統(tǒng)計(jì)圖;
[0023] 圖4是檢測(cè)例1中對(duì)照組的掃描電鏡圖;
[0024] 圖5是檢測(cè)例1中處理組1的掃描電鏡圖;
[0025] 圖6是檢測(cè)例1中處理組2的掃描電鏡圖;
[0026] 圖7是檢測(cè)例1中處理組4的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0028] 本發(fā)明提供了一種基于青葛提取物改性的除藻劑的制備方法,包括:
[0029] 1)將青葛粉末浸泡于水中,接著過濾、取濾液蒸發(fā)結(jié)晶W制得青葛提取物;
[0030] 2)將青葛提取物溶于水中W制得青葛提取物溶液;
[0031] 3)將青葛提取物溶液與氣相白炭黑混合W制得基于青葛提取物改性的除藻劑。
[0032] 在本發(fā)明的步驟1)中,各物料的用量可W在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進(jìn)一步提 高青葛提取物的提取率,優(yōu)選地,在步驟1)中,相對(duì)于100g的水,青葛粉末的用量為2-6g。
[0033] 在本發(fā)明的步驟1)中,浸泡條件可W在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進(jìn)一步提高青 葛提取物的提取率,優(yōu)選地,在步驟1)中,浸泡至少滿足W下條件:浸泡溫度為20-25°C,浸 泡時(shí)間為11-1化。
[0034] 在本發(fā)明的步驟1)中,蒸發(fā)結(jié)晶的溫度可W在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進(jìn)一步 提高青葛提取物的提取率,優(yōu)選地,在步驟1)中,蒸發(fā)結(jié)晶的溫度為25-35°C。
[0035] 在本發(fā)明的步驟1)中,青葛粉末的粒徑可W在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進(jìn)一步 提高青葛提取物的提取率,優(yōu)選地,在步驟1)中,青葛粉末的粒徑不小于100目。
[0036] 另外,步驟1)中的浸泡工序可W-步進(jìn)行,也可W分步進(jìn)行,為了進(jìn)一步提高青葛 提取物的提取率,優(yōu)選地,浸泡的具體步驟為: