一种提高改性粘土絮凝效率和沉降速率的方法

技术领域

本发明属于有害藻华控制与治理技术领域，具体的说是一种提高改性粘土絮凝效率和沉降速率的方法。

背景技术

有害藻华是指在一定条件下，水体中微型藻类短时间内异常增殖或聚集，严重破坏海洋生态系统的一种生态异常现象。近年来，我国近海以及内陆湖泊有害藻华频发，不仅对当地水域生态系统造成严重破坏，影响养殖业、渔业和旅游业的发展，甚至威胁核电安全。对有害藻华的应急处置方法也因此成为研究的热点。

根据治理原理的不同，有害藻华的应急处置方法主要分为物理法、化学法、生物法和矿物絮凝法，其中，隶属于矿物絮凝法的改性粘土法已在现场藻华治理中得到大规模应用且效果显著。改性粘土法具有见效快、来源广、成本低和无污染等诸多优点，得到广泛的认可，被认为是最有应用前景的有害藻华治理方法之一，已在我国近海多处藻华暴发水域得到大规模应用。另外，改性粘土已被美国与智利引进，成为我国为数不多的走出国门的环保技术。

由于现场条件多变和新藻华原因种的产生，新型改性剂的研发一直是改性粘土研究的热点问题，此前的研究已研发出许多具备优良性能的改性粘土。这些研究或是研发出新型改性剂，或是将原有的改性剂进行复合使用获得更加高效的改性粘土，同时也研发出了针对特定场合的特效改性粘土。

聚合无机铝盐改性粘土由粘土和聚合无机铝盐复合而成(俞志明等，1994)，对藻华生物具有极好的消除效果，目前已应用于多个区域的藻华治理。但在一些特殊的水域中，聚合无机铝盐改性粘土虽然可以高效治理藻华，但是会面临沉降速率较低导致水体较长时间无法澄清的问题。这一问题主要是由于水体盐度低，水交换较差或水体有机质含量过高等因素引起的。在这些水体中，聚合无机铝盐改性粘土絮凝效率降低，改性粘土小颗粒无法碰撞形成较大的改性粘土絮体，进而导致絮凝速率降低。因此，进一步提高改性粘土絮凝效率是目前所关注的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高改性粘土絮凝效率和沉降速率的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种提高改性粘土絮凝效率和沉降速率的方法，采用聚合无机铝盐改性粘土处理有害藻华时，在其与水预混时加入无机盐充分混匀获得预混悬浊液，再将悬浊液喷洒到藻华水体表面能够有效消除有害藻，同时消除有机质的影响，并降低除藻后水体的余浊。

进一步的说，在使用聚合无机铝盐改性粘土处理有害藻华水体时，在将材料与少量水体预混过程添加一定量的无机盐作为絮凝增强剂，充分混匀后再将预混悬浊液喷洒到水体表面消除有害藻华，可以在有效提高其除藻效率的同时，消除有机质的影响，并降低除藻后水体余浊。

所述无机盐为无机氯盐、无机溴盐或无机碘盐中的一种或几种。

所述无机盐与改性粘土的质量比为1：3-1：100，优选1：5-1：10。

所述无机氯盐为以氯离子作为阴离子的水溶性无机盐中的一种或几种，如氯化钠、氯化钾、氯化镁或氯化钙；所述的无机溴盐为以溴离子作为阴离子的水溶性无机盐中的一种或几种，如溴化钠、溴化钾、溴化镁或溴化钙；所述的无机碘盐为以碘离子作为阴离子的水溶性无机盐中的一种或几种，如碘化钠、碘化钾、碘化镁或碘化钙。

所述聚合无机铝盐改性粘土与水质量比为1：3-1：1000，优选为1：10-1：100。

所述的聚合无机铝盐改性粘土为经聚合无机铝盐改性处理的粘土，聚合无机铝盐为含铝离子的无机聚合态盐，其包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸铝和聚合硫酸铝铁等。

本发明所具有的优点：

本发明以无机氯盐、无机溴盐、无机碘盐作为絮凝增强剂，提高改性粘土母液中的盐度和离子强度，使改性粘土双电层被压缩，使改性粘土颗粒离子氛厚度降低，颗粒间碰撞效率大大提升，极大的提升改性粘土的絮凝效率和沉降速率；在保证藻华生物去除效率的前提下，有效降低了水体中残余改性粘土的浊度，进一步提高了水体透明度；使用本发明方法在有机质含量为20mg/L的水体中，其可显著提高改性粘土的沉降速率，提升幅度可达200％。

附图说明

图1为本发明实施例提供的MC-2对不同赤潮生物的去除效率图。

图2为本发明实施例提供的高浓度有机质溶液中三种改性粘土沉降过程的浊度变化图。

图3为本发明实施例提供的低盐度水体中三种改性粘土沉降过程的浊度变化图。

表1为本发明实施例提供的高浓度有机质溶液中三种改性粘土的沉降速率结果表。

表2为本发明实施例提供的高浓度有机质溶液中三种改性粘土达到目标浊度所需时间结果表。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。

本发明改性粘土是在基材母液中加入常见的带有卤素的可溶性无机盐，其提高基材母液的盐度和离子强度，进而将最终改性粘土喷洒至目标水体时，会在局部水体形成高盐和高离子强度的条件。在这种条件下，改性粘土颗粒表面双电层被压缩，粘土颗粒更加容易结合，絮凝效率提高，使改性粘土在水体中的絮凝速率提升。絮凝促进剂的引入使改性粘土在特殊水域中的絮凝能力增强，可有效降低特殊水体中残余改性粘土的浊度。

实施例1

称取一定量高岭土粉末，按照一定比例添加PAC(聚合氯化铝)，将二者的混合物加入到海水中，充分混合后添加NaCl(氯化钠)，制得浓度为25g/L的MC-2(粘土：PAC：NaCl质量比＝5：1：1)悬浊液。将配置完成的悬浊液适量添加到东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)藻液(藻细胞密度达4×10

本实施例结果表明，MC-2对不同的赤潮生物均有较好的去除效果，可以满足赤潮应急处置的需求。

实施例2

称取一定量高岭土粉末，按照一定比例添加PAC(聚合氯化铝)，将二者的混合物加入到海水中，制得浓度为25g/L的MC-1(粘土：PAC质量比＝5：1)悬浊液；

将上述称取一定量高岭土粉末，按照一定比例添加PAC(聚合氯化铝)，将二者的混合物加入到海水中，充分混合后添加NaCl(氯化钠)，制得浓度为25g/L的MC-2(粘土：PAC：NaCl质量比＝5：1：1)悬浊液；

将上述称取一定量高岭土粉末，按照一定比例添加PAC(聚合氯化铝)，将二者的混合物加入到海水中，充分混合后添加NaCl(氯化钠)，制得浓度为25g/L的MC-3(粘土：PAC：NaCl质量比＝5：1：1.67)悬浊液。

另使用海水配制胡敏酸钠溶液(获得有机质溶液)，使TOC含量为20mg/L。

将上述改性粘土悬浊液喷洒到胡敏酸钠溶液中，使改性粘土终浓度为0.2g/L，同时向将上述获得改性粘土悬浊液加入海水中，使改性粘土终浓度为0.2g/L；分别测量其在0、1、2、5、10、15、20、30、45、60、120、180、300、480、1400min的浊度值。结果详见图2、表1和表2。

表1三种改性粘土的沉降速率

表2三种改性粘土达到目标浊度所需的沉降时间

本实施例结果表明，在20mg/L高浓度有机质溶液中传统改性粘土MC-1的沉降速率明显降低，仅为在海水中的50％左右；利用本发明方法制备的MC-2与MC-3的沉降速率明显高于MC-1，可达MC-1的300％。本发明方法制备的改性粘土可以在高浓度有机质溶液中快速沉降，同时可以有效去除赤潮生物，进一步说明了本发明所制备的改性粘土在高有机质水体中具有良好的应用前景。

实施例3

称取一定量高岭土粉末，按照一定比例添加PAC与NaCl，分别制得MC-1(粘土：PAC质量比＝5：1)与自来水混合为25g/L的改性粘土MC-1悬浊液；

将所得的MC-1加入到自来水中，充分混合后NaCl，制得浓度为25g/L的改性粘土MC-2悬浊液(MC-2中，粘土：PAC：NaCl质量比＝5：1：1)；

将所得的MC-1加入到自来水中，充分混合后NaCl，制得浓度为25g/L的改性粘土MC-3悬浊液(MC-3中，粘土：PAC：NaCl质量比＝5：1：1.67)。

将上述各改性粘土悬浊液喷洒到盐度为1‰的水体中，使改性粘土悬浊液终浓度为0.2g/L，测量其在0、1、2、5、10、15、20、30、45、60、120、180、300、480、1400min的浊度值。结果详见图3。

本实施例结果表明，在低盐度水体中，本发明方法制备的MC-2悬浊液与MC-3悬浊液的沉降速率略优于传统改性粘土MC-1，且沉降三小时后，本发明方法制备的MC-2悬浊液与MC-3悬浊液的残余浊度显著低于传统改性粘土MC-1(p<0.05)。本实施例说明，本发明所制备的MC-2悬浊液与MC-3悬浊液在低盐度水体中絮凝效率优于传统改性粘土MC-1，沉降后水体中残留浊度明显较低，同时可以有效去除赤潮生物，进一步说明了本发明所制备的改性粘土在低盐度水体中具有良好的应用前景。