[发明专利]一种甜菜碱衍生物改性粘土及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及有害藻华的治理领域，具体涉及一种甜菜碱衍生物改性粘土及其制备方法和应用。

背景技术：

有害藻华（harmful algal blooms,HABs）主要指海洋中某些浮游生物（尤指藻类）在一定环境条件下爆发性繁殖和聚集，所引起的一种生态异常现象。有害藻华的频繁爆发不但给水产养殖业和旅游业造成巨大的经济损失，而且严重地破坏了海洋生态平衡，甚至威胁人类健康。目前，国际上治理有害藻华的方法可综合为四大类：化学杀灭法、生物克制法、气浮收集法以及絮凝沉降法。化学杀灭法因化学杀藻剂本身的毒性，易造成二次环境污染，已被多国禁用。生物方法包括用微生物或病毒杀灭藻细胞。该法因可能带来的生物入侵等原因，人们对其非常慎重，目前尚处于实验室研究状况。气浮收集法是一种用容器机械收获藻的方法。该法劳动强度大，难以应用于大面积水体藻华的清除。絮凝沉降法包括施用化学絮凝剂或粘土沉降去除藻类。化学絮凝剂（比如复合聚合铝、铁等）因其对生态系统的影响，已被公认为不宜用于天然水体。到目前为止，粘土法被公认为最有希望的藻华治理方法，并已用于现场水体的应急处置。

尽管粘土矿物治理有害藻华具有其显著的优势，然而单纯使用粘土进行有害藻华治理往往存在投加量大等局限性，可造成水体浑浊，降低浮游生物密度，同时吸附在粘土表面的藻细胞易重新回到水体而引发二次藻华。因此，如何降低粘土用量便成为世界范围内广为研究的内容。目前已成功开发出多种改性粘土，包括无机酸（硫酸）处理粘土（如蒙脱土）（JP57131119）、过氧化氢处理粘土（JP03255008）、表面活性剂改性粘土（JP09154466）、不饱和脂肪酸与粘土复配（US6071859）以及天然高分子聚合物（壳聚糖及其衍生物，甲壳素及其衍生物）处理粘土（CN02155284.3）等等。其中季铵盐改性粘土已成功用于南京玄武湖蓝藻水华的治理，并保障了十运会、亚运会和深圳世界大学生运动会水上项目以及全国首届“绿化博览会”等的顺利进行。

虽然已经开发了多种改性粘土处置水华的方法，但目前只有季铵盐改性粘土用于现场水体藻华的应急处置。由于季铵盐类表面活性剂为化学合成物，其对海洋生物，特别是底栖生物的危害如何并不十分清楚，同时其生物可降解性和降解速率并不清楚。而不饱和脂肪酸和壳聚糖改性粘土存在成本过高的问题，难以用于大面积藻华的实际治理。因此，进一步筛选和发掘高效、安全的改性剂是这一技术领域的方向。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供一种安全、高效、稳定的甜菜碱衍生物改性粘土及其制备方法。

本发明的甜菜碱衍生物改性粘土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将粘土与水配制成悬浮液，然后向悬浮液中加入甜菜碱衍生物水溶液，使得粘土与甜菜碱衍生物的质量比为1:0.01～0.2，再搅拌，离心，将沉淀冷冻干燥后，即得到甜菜碱衍生物改性粘土。

所述的悬浮液，其重量百分比优选为5wt%。

所述的粘土，优选为蒙脱土。

所述的蒙脱土，优选钠化蒙脱土（Na-MMT）。

所述的甜菜碱衍生物，优选为辛基磺基甜菜碱、癸基磺基甜菜碱、3-磺丙基十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基磺基甜菜碱或十六烷基磺基甜菜碱。

所述的搅拌，优选温度为65℃，转速为270r/min，时间为10h。

所述的离心，优选转速为4000rpm/min，时间为10min。

优选，在离心后将所得的沉淀用蒸馏水洗涤3～4次。

本发明的第二个目的是提供一种由上述甜菜碱衍生物改性粘土的制备方法制备的甜菜碱衍生物改性粘土。

以塔玛亚历山大藻为处理对象，观察了不同改性比例的甜菜碱衍生物改性粘土的除藻效能，结果显示，在甜菜碱衍生物改性蒙脱土的终浓度为20mg/L时，改性比例为11%的甜菜碱衍生物改性粘土对塔玛亚历山大藻的去除作用最为显著，且随着作用时间的延长，抑制作用呈增强趋势，在处理96h时的抑藻率达到71%。

因此，本发明的第三个目的是提供了上述甜菜碱衍生物改性粘土在去除有害藻华方面的应用。