[发明专利]一种磁分离净化藻华药剂及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明属于废水处理、污染物净化领域，特别是涉及一种可通过磁分离技术来净化藻华的药剂及制备方法。

背景技术

我国湖泊受工业、农业废水和水产养殖业等污染，水的生态系统遭到了严重破坏。一些湖泊因水质富营养化程度严重，暴发大面积水体藻华，出现水质发绿发蓝发臭，不仅影响了水体景观，水产养殖业的发展，而且藻毒性构成对水源地威胁。仅太湖、巢湖、滇池藻华给国家和当地造成的经济损失每年超过数十亿元，因此藻类的爆发已经成为一种灾害。

目前除藻华方法可分为两类，一类为消化法：在湖水中循环消化藻华的方法，另一类为取出法：直接从湖水中取出藻华的方法。

消化法有紫外杀藻、超声波杀藻、高压电离、高压脉冲、交变强磁场等物理法，化学杀藻法、絮凝沉淀法等化学法，生物修复等生物法。消化法治标不治本，氮、磷和藻华腐植等营养物质仍在水体中，处理见效慢、成本高，较难普遍适用于大面积、突发性藻华的治理。

取出法有机械捞藻法、挖泥清淤法、换水法等，属物理方法和物化方法。

在絮凝沉淀法中，有采用普通化学絮凝剂(聚铝、聚铁等)的，但药剂本身易破坏生态平衡，导致水生生物死亡；另外就是采用改性粘土絮凝沉降藻类。在采用改性粘土除藻的方法中，中国科学院生态环境研究中心在申请号为02155284.3的专利“一种高效藻絮凝剂极其用于治理赤潮和水华的方法”中，公布了对应的絮凝药剂的制备方法，主要通过壳聚糖改性粘土来实现。其药剂为环境友好型，具有用量少、絮凝效果好等优点。

在取出法中，中国科学院等离子体物理研究所在申请号为200610038151.1的专利“复合型无机高分子水质净化剂及磁聚清除藻华的方法”中，公布了一种水质净化剂及藻华取出方法，其水质净化剂为在壳聚糖中添加磁粉，藻华从水体中取出可通过磁响应实现。

但是，以上的专利提到的絮凝药剂及其藻华治理方法分别存在一些缺点。如在02155284.3专利中，絮凝沉淀物不能采用简单的方法取出水体，沉底藻类会继续繁殖以及藻毒素无法分解，导致二次污染等；在200610038151.1专利中，真正起絮凝作用的只是单一壳聚糖，磁粉本身不具备絮凝作用，其絮凝效果欠佳，沉降速度较慢，要求磁粉用量多，使得水质净化剂用量大，治理成本高。

发明内容

针对上述治理藻华的药剂和方法中存在的不足，本发明提出一种磁分离净化藻华药剂及其制备方法。这种药剂它能有效地解决现有技术的不足，不仅具有优良的絮凝效果，而且使用该药剂产生的絮体，磁性大，被磁分离的性能好，可通过大流量的磁分离设备在2～5s内将絮体移出水体，降低水体中的氮、磷等富营养化物质，同时95％以上藻类本身也被移出水体。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种磁分离净化藻华药剂，其特征在于该药剂是用粘土及磁粉改性天然高分子聚合物壳聚糖制成，其中壳聚糖与粘土的重量比为1∶5～1∶20，壳聚糖与磁粉的重量比为1∶2～1∶20，且磁粉为Fe₃O₄粉、Fe₂O₃粉、磁铁矿粉中的一种或几种，粒径为20～150微米，并为未预磁化的。

该药剂中的粘土为海泡石、蒙脱石、凹凸棒、硅藻土中的一种或几种。

制备上述的磁分离净化藻华药剂的方法，其特征在于在向壳聚糖溶液中加入粘土及磁粉后，先高速搅拌10min，然后通过超声水浴处理1min混匀制得，其中壳聚糖与粘土的重量比为1∶5～1∶20，壳聚糖与磁粉的重量比为1∶2～1∶20，所用磁粉为Fe₃O₄粉、Fe₂O₃粉、磁铁矿粉中的一种或几种，粒径为20～150微米，且为未预磁化的。

该方法中所用的粘土为海泡石、蒙脱石、凹凸棒、硅藻土中的一种或几种。

首先，配制浓度为0.1～0.15％的壳聚糖溶液，然后将磁粉和粘土加入，通过高速搅拌或者超声处理混匀即可。加入磁粉的粒度为20～150微米，粘土的主要品种为凹凸棒、海泡石、硅藻土等。在每升浓度为0.1～0.15％的壳聚糖溶液中，磁粉的加入量为2～20g，粘土的加入量为10～20g。

以上配制的用于磁分离净化藻华的药剂，视藻细胞大小和藻含量多少，投加量为3～20ppm。药剂与藻华可在3～5min内快速架桥，形成微磁藻华絮团，通过稀土磁盘强磁，在2～5s内将湖水与微磁藻华絮团分离，可以大流量快速处理湖水，藻华去除率大于95％。

本发明的磁分离净化藻华药剂，其特点是：