[发明专利]一种海水养殖水体用重金属脱除剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属脱除剂，特别涉及一种海水养殖水体用重金属脱除剂。

背景技术

随着我国经济的发展，钢铁、电力、电解铝等重工业投资规模的增大，产品产量也不断增加，随之而来的工业用水也不断增加，这些产生的工业废水通过排污管道不断排入江河，最终汇入海洋，重金属对海洋环境的污染越来越严重。我国《NY5052-2001无公害食品海水养殖用水水质》对养殖海水的水质要求为海水中总铬浓度≤0.1mg/L，镉浓度≤0.005mg/L。目前治理海水中重金属的方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、生物吸附法等。沉淀法工艺简单，操作方便，但淀渣会造成二次污染。离子交换法净化程度高，无二次污染，可回收使用，但实际使用成本太高。膜分离法采用电渗析法、反渗透法、纳滤法等，净化程度高，但运行成本太大。生物吸附法是环境领域近年发展起来的一种处理重金属的新技术，通过自然界中各种生物体或其死亡体来吸附重金属，但其处理较复杂，吸收重金属的生物较难寻找，吸收重金属后的生物处理液较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水养殖水体用重金属脱除剂，原料来源广泛，使用方便，重金属脱除效果好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种海水养殖水体用重金属脱除剂，由以下重量百分比计的组分混合制成：改性海藻酸钠60-75%，生物炭20-30%，壳聚糖5-10%。

本发明采用改性海藻酸钠、生物炭与壳聚糖复配，生物炭能钝化吸附重金属离子，改性海藻酸钠更能直接与重金属离子螯合反应，壳聚糖有絮凝聚集重金属离子的作用，三者按照本发明上述特定配比，协同发挥功效，从而能有效降低海水养殖水体中重金属镉和铬的含量，保障养殖安全。

作为优选，所述改性海藻酸钠的制备方法步骤如下：

（1）将海藻酸钠溶于水中制成质量浓度5-10%的海藻酸钠溶液；

（2）向海藻酸钠溶液中加入双氧水，加热至45-50℃，超声条件下保温反应3-5h；

（3）向步骤（2）处理后的海藻酸钠溶液中加入活性炭，活性炭用量为步骤（2）处理后的海藻酸钠溶液重量的3-5%，搅拌1-3h，过滤除活性炭，滤液加入6-8倍体积的质量浓度95%乙醇，醇沉8-10h，抽滤后得醇沉物；

（4）将醇沉物溶于水制成质量浓度10-15%的醇沉物溶液，并调节pH至6.0-6.5，将醇沉物溶液与质量浓度35-45%的硝酸镁溶液混合均匀，加热至55-65℃，搅拌条件下保温反应15-18h，离心，上清液经真空浓缩、冷冻干燥后得改性海藻酸钠。

醇沉物（寡糖）与金属盐（硝酸镁）螯合反应，获得寡糖-金属配合物即改性海藻酸钠，脱除重金属镉效果好。

本发明将海藻酸钠在双氧水、特定温度下（45-50℃）降解，同时辅以超声处理，有助于大分子海藻酸钠的断裂降解，辅助海藻酸钠降解为寡糖，为下一步降解反应做好准备，制备出的寡糖聚合度更好些，利于后面制备的寡糖-金属配合物，脱除重金属镉效果更好。

作为优选，步骤（2）中双氧水用量为海藻酸钠溶液总体积的10-12%，双氧水质量浓度为15-20%。

作为优选，步骤（4）中醇沉物溶液与硝酸镁溶液的体积比=1:1。

作为优选，所述生物炭经稀碱溶液处理后使用，稀碱溶液处理具体为：将生物炭置于浓度为0.4-0.6mol/L的氢氧化钠溶液中，加热至30-40℃，保温浸泡5-8h，取出后用蒸馏水冲洗干净，烘干。本发明通过将生物炭经过特定的稀碱溶液处理工艺，控制碱的浓度、处理时间和温度，从而改变生物炭的表面官能团，提高生物炭钝化、吸附重金属镉和铬的能力。

作为优选，所述生物炭由以下重量份的组分混合制成：甘蔗渣炭100份，山核桃壳炭45-55份，花生壳炭25-35份。

发明人经过长期研究发现，以上述甘蔗渣炭、山核桃壳炭和花生壳炭特定种类的生物炭进行组合，尤其是甘蔗渣炭特别适合海水养殖水体用重金属脱除，三者综合起效，协同作用，在形成的生物炭的孔隙、比表面积等方面能更好地钝化、吸附重金属镉和铬。

作为优选，所述甘蔗渣炭的制备方法为：将甘蔗渣在无氧环境中，550-650℃下裂解1.5-2小时，冷却后粉碎而得。

作为优选，所述山核桃壳炭的制备方法为：将山核桃壳在无氧环境中，500-600℃下裂解1.5-2小时，冷却后粉碎而得。

作为优选，所述花生壳炭的制备方法为：将花生壳在无氧环境中，350-500℃下裂解1.5-2小时，冷却后粉碎而得。