[发明专利]一种基于过硫酸盐氧化改性纳米纤维素的赤潮藻除藻剂及其应用

说明书

本发明公开了一种基于过硫酸盐氧化改性纳米纤维素的赤潮藻除藻剂及其应用，所述赤潮藻除藻剂由纳米纤维素、过硫酸盐、分散剂和辅料制备而成，其中纳米纤维素的用量为9‑78wt％，过硫酸盐的用量为15‑83wt％，分散剂的用量为2‑5wt％，辅料的用量为3‑5wt％。将该除藻剂与海水或淡水混合后配制成均匀溶液，经超声改性获得改性纳米纤维素，喷洒于赤潮水体表面，经一定时间自然沉降后能有效去除赤潮。该除藻剂具有高效、绿色、可持续性，能抑制赤潮藻活性，同时絮凝过程携藻细胞沉降；通过失活‑凋亡‑沉降的除藻机制，显著提高了治理赤潮水体的效率；纳米纤维素能直接应用于自然水体中，对自然水体环境及生物无影响且能生物降解。

技术领域

本发明属于赤潮的控制与治理领域，具体而言，涉及一种基于过硫酸盐氧化改性纳米纤维素的的赤潮藻除藻剂及其应用。

背景技术

赤潮是由某些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平，引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。在海洋系统中，微型藻类不仅在食物链底端为其他水生生物提供食物，而且在全球碳循环中也扮演着重要角色，它们通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，从而起到固碳作用。然而，在特定条件下，某些种类暴发性增殖并聚集或产毒会形成有危害的藻华，因为这类藻华通常会造成水体成红色，所以被泛称为赤潮。近些年来，国际科学界将上述造成危害的生态现象统称为有害藻华(Harmful algal bloom,HAB)。

近年来，随着二氧化碳水平升高、全球气候变暖、水体富营养化程度日趋严重，有害藻华的发生规模和频次总体呈逐年增加的趋势。频繁发生的有害藻华不仅会造成海洋生物大量死亡使海洋渔业大规模减产，还会间接通过赤潮毒素富集影响人类健康，更会打破海洋生态环境的动态平衡。自20世纪70年代以来，我国沿海水域发生了3000多起赤潮灾害，每年因此造成的经济损失高达几十亿人民币。因此，赤潮灾害的防治对于我国海洋生态的发展及人类健康都是十分必要的。由于赤潮对经济及人类健康的巨大危害，赤潮的治理措施一直以来都是人们关注和研究的重点。大致可以分为两个研究方向，一个是赤潮灾害发生之前，通过早期检测预警来降低赤潮的发生频率；另一个是灾害发生后，通过治理赤潮生物来降低赤潮的影响面积，从而削弱赤潮的危害，治理的措施大体可分成生物法、物理法以及化学方法。物理法主要是通过利用机器设备，运用气浮、超声波、搅动以及吸附等清除藻；生物法用浮游动物、大型植物、微生物和滤食性贝类来抑制或消除微藻；化学要包括药剂灭除法和絮凝法。其中絮凝沉降法的研究成果较为突出，尤其是改性粘土絮凝方面国内外有大量研究，该方法因其资源丰富(粘土储物量大)，对养殖生物无害或者低毒性等特点受到广泛关注。但是该方法存在一定的不足，不同种类甚至是同种类粘土矿物除去赤潮生物能力都存在较大差异；不同应用方式也显著影响粘土去除赤潮生物的能力；关键是大量散播粘土的成本也较高、见效慢且可能会二次反弹产生污染。

非金属高级氧化近年来受到国内外学者的关注，通过非金属碳基材料传递电子激活过硫酸盐而发生的自由基非自由基过程对环境污染物有着高效的治理能力且对环境影响较小。非金属的高级氧化结合非均相絮凝法是一种新型治理策略，高级氧化过程限制了赤潮藻的运动活性，同时絮凝的非均相材料携藻细胞沉至底部，且非金属材料对环境的影响较小。

纳米纤维素(如图1)是通过化学、物理、生物或几者相结合的手段处理纤维得到的纤维聚集体，具有可生物降解、比表面积大、表面易于功能化等优点，是一种良好的絮凝材料。同时纳米纤维素的物化特性符合非金属高级氧化的物质需求，但未有相关研究报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于过硫酸盐氧化改性纳米纤维素的赤潮藻除藻剂应用，能有效改善现有赤潮藻除藻剂生物相容性差、见效慢、易反弹、易造成二次污染的问题。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种基于过硫酸盐氧化改性纳米纤维素的赤潮藻除藻剂，由以下质量百分比的组分均匀混合而成：

其中：