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    重庆时时彩合数: 一种利用沙子治理赤潮的方法.pdf

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    一种 利用 沙子 治理 赤潮 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010214522.3

    申请日:

    2010.07.01

    公开号:

    CN102311161A

    公开日:

    2012.01.11

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C02F 1/56申请公布日:20120111|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 1/56申请日:20100701|||公开
    IPC分类号: C02F1/56 主分类号: C02F1/56
    申请人: 中国科学院生态环境研究中心
    发明人: 潘纲; 王丹; 陈静
    地址: 100085 北京市海淀区双清路18号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010214522.3

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2014.09.10|||2013.06.05|||2012.01.11

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种利用改性沙子作为复合絮凝剂来治理海洋赤潮生物的方法。该方法借助无毒、无害、易生物降解的天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应,对沙子进行改性,在赤潮发生期间,向赤潮水体表面投加改性沙子,可快速絮凝沉降赤潮生物,高效去除有害藻类,有效控制赤潮的蔓延和发生,并且不会对海洋环境造成污染,不会干扰正常的海洋生态系统,该方法是一种安全、经济、高效的治理海洋赤潮的方法,可大面积应用于海洋、养殖区、潮间带以及河道的赤潮治理。

    权利要求书

    1: 一种利用改性沙子治理海洋赤潮的方法, 其特征在于, 利用无毒、 无害高分子聚合物 改性剂改性沙子的表面, 从而使沙子絮凝剂得以高效絮凝沉降海水藻华, 达到安全、 经济、 高效治理海洋赤潮的目的。
    2: 如权利要求 1 所述的方法, 其中所述沙子的特征在于, 沙子选自海洋沿岸、 滩涂、 沙 丘或者源自河沙、 沙漠或者砂质土壤的细沙颗粒, 其成分可以是二氧化硅、 贝壳碎片、 海滩 岩、 玄武岩砾、 石英砂、 汐砂、 或者钙质砂等砂质矿物中的一种或者几种。
    3: 如权利要求 1 所述的方法, 其中所述改性剂的特征在于, 利用易生物降解的天然高 分子聚合物壳聚糖及其衍生物、 甲壳素及其衍生物的一种或者几种与无机高分子絮凝剂聚 合氯化铝 (PAC) 协同使用以改性沙子, 以达到使天然高分子聚合物在海水中有效抗盐和高 效絮凝的目的。
    4: 如权利要求 1 和 3 所述的方法, 其特征在于, 改性沙子絮凝剂由天然高分子聚合物、 无机高分子絮凝剂与沙子按照一定比例混合搅拌, 协同使用, 其中天然聚合物的质量百分 含量为 0.1% -10%, 无机絮凝剂的质量百分含量为 0.1% -10%, 沙子的质量百分含量为 80% -99.8%。
    5: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 将改性沙子絮凝剂喷洒在赤潮水体表面, 使 之立即与赤潮生物发生絮凝, 快速去除赤潮生物。

    说明书


    一种利用沙子治理赤潮的方法

        技术领域 本发明涉及一种治理海洋赤潮的方法。具体的说, 利用无毒、 无害、 水体中易于生 物降解的天然高分子聚合物和无机高分子絮凝剂协同改性沙子, 使其高效絮凝并去除海洋 赤潮有害生物。本发明属于海洋污染控制领域。
         背景技术 赤潮是由于海洋环境条件的变化, 导致海洋中的浮游植物、 原生动物或细菌等爆 发性繁殖或聚集, 引起水体变色的生态异常现象。赤潮是一种全球性的海洋灾害。近几十 年, 全球赤潮的爆发频率、 规模、 地理分布范围不断增大, 严重破坏了海洋生态环境, 给海洋 沿岸经济造成巨大损失, 并危害着人类的生存环境。赤潮不仅使水质严重恶化, 缺氧, 造成 大量鱼类死亡, 而且藻毒素可进入海洋食物链, 最终导致人类疾病甚至死亡。在我国, 随着 现代化工业与农业的不断发展, 大量污染物质排放入海, 近岸水体严重富营养化, 导致赤潮 频发。截至 2002 年底, 我国有记录的赤潮事件有 580 次, 发生次数以每 10 年增加 3 倍的速 度增长。赤潮的发生规模呈现急剧扩大的趋势, 有毒、 有害的赤潮种不断增加。
         到目前为止, 国际上尚无技术可以安全、 有效、 经济、 综合的治理这样大尺度的海 洋灾害。以往以公开的技术可归纳为四大类 : 化学杀灭法、 生物克制法、 物理去除法以及絮 凝沉降法?;泵鸱ㄔ谥卫砉讨杏行院统沟仔圆磺?, 而且化学杀灭剂本身对环境的 污染, 已被多国环境法所禁用。 生物法包括利用微生物或者病毒灭杀藻细胞, 该方法由于选 择性限制、 制备周期长、 成本高等原因, 难以广泛、 大规模施用。 物理方法, 包括机械去除法、 光控制法、 超声波法以及电解法。物理法原理简单、 操作方便、 但仅适用于浓度较高的赤潮 水体, 由于成本和耗时耗能的考虑, 难以应用于大面积海洋赤潮的清除。 絮凝沉降法分为化 学絮凝剂法和天然矿物絮凝剂法。 化学絮凝剂 ( 复合聚合铝、 铁, 聚丙烯、 聚乙烯等化合物 ) 大多数具有一定毒性, 很难降解, 大量投放会干扰海洋天然生物群落, 破坏生态平衡, 导致 水生生生物死亡。目前, 只有粘土絮凝沉降法被公认为是最有希望的治理方法。虽然, 粘土 矿物的成本相对较低, 污染和毒性也较低, 但是, 粘土矿物溶胶性质差, 迅速凝聚、 沉淀藻细 胞能力较低, 且投量大。 利用无机或者有机改性剂改性粘土, 虽然可以大大降低粘土的投加 量, 但不同的粘土矿物改性后对赤潮生物的去除能力是不同的。而且, 粘土对于海洋, 属于 外源物质, 国内外学者普遍担忧其大量投加会引发对海洋环境的影响, 况且, 从内陆到海洋 采集和运输粘土的费用都相当高, 治理成本问题也阻碍了该方法大规模使用。
         随着对水环境?;ひ蟮娜找嫜细?, 20 世纪 90 年代以来, 世界范围内兴起对天然 高分子絮凝剂研究开发的浓厚兴趣, 日本、 韩国和美国成为研究该领域的主要国家。 日本早 在 20 世纪 80 年底初就在鹿儿岛实验场进行过大规模粘土喷洒实验, 证明粘土可以除藻, 韩国成功利用高岭土类粘土矿物清除旋沟藻赤潮。美 而且不会对鱼类产生影响。90 年代, 国针对 26 种天然粘土矿物的絮凝能力研究发现不同粘土矿物絮凝能力不同, 且去针对不 同赤潮藻类其絮凝能力也有差异。国内, 在现已公开的用以治理赤潮的絮凝沉降方法中, 俞志明等提出利用无机絮凝剂和过氧化物改性的白泥治理赤潮以及水华的方法 ( 申请号 :
         200510045789.3), 虽然该方法可以有效去除赤潮藻类, 但是, 白泥作为工业废渣被投入海 洋, 其生态安全性存在隐患。 还有研究者提出单独使用生物表面活性剂槐糖脂, 和利用其改 性粘土矿物去除赤潮的方法 ( 申请号 : 200510046239.3), 该方法不但可以有效絮凝藻类, 而且还可以抑制、 杀死藻类, 最终裂解藻细胞, 但由于槐糖脂生产工艺的限制, 该方法还没 有大范围推广。此外, 还有通过农业副产物玉米芯粉与有机和无机絮凝剂混合使用制成复 合絮凝剂去除赤潮生物的方法 ( 申请号 : 200610155892.8), 但是该法仅局限于实验室内研 究, 大范围的海洋喷撒效果未见报道。本发明人在国内首先提出将改性粘土絮凝技术应用 到淡水水华治理问题 ( 英国专利 GB2337749 ; CN1417136 ; CN1418825), 而且, 利用壳聚糖及 其衍生物改性后的粘土矿物在治理海洋赤潮和淡水水华方面取得了良好效果, 使得粘土矿 物的投加量降低到有史以来最低量 (10mg/l), 而且将粘土矿物种类扩展到当地土壤, 并解 决了改性粘土除藻能力受到粘土种类限制的问题 ( 申请号 : 02155284.3 ; 01134528.4)。但 是, 海水体系的高盐度特性有可能会阻碍天然高分子絮凝剂发挥其 “架桥” 特性, 所以, 研究 者越来越倾向将其与无机絮凝剂协同使用, 取长补短, 更有效地治理赤潮。因此, 寻找一种 或者几种高效、 无毒、 易降解的天然高分子聚合物或者高效、 经济、 易得的无机矿物絮凝剂, 将改性粘土推广至改性沙子, 特别是改性海洋岸沙, 为研发治理赤潮的方法又提供了一个 新的方向, 然而, 该类产品目前还未见报道。 发明内容 本发明的目的是提供一种利用改性沙子治理海洋赤潮生物的方法, 具体的说, 该 方法借助天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应, 对沙子进行改性, 在赤潮发 生期间, 向赤潮水体表面投加改性沙子絮凝剂, 快速絮凝沉降赤潮生物, 高效去除有害藻 类, 有效控制赤潮的蔓延和发生, 不会对海洋环境造成干扰和破坏。
         根据本发明的一个方面, 所述的天然高分子聚合物, 其特征在于, 为甲壳素及其衍 生物、 壳聚糖及其衍生物的一种或几种, 其提取自水生动物的甲壳, 天然, 无毒, 生态安全, 易生物降解。
         所述的无机高分子絮凝剂, 其特征在于, 为无机絮凝剂聚合氯化铝 (PAC), 其具有 用量少、 效率高、 沉降快、 净水性能好等特点, 其辅助天然高分子聚合物加强架桥网捕的絮 凝作用, 增强天然高分子聚合物在海水体系中的抗盐性。
         所述的沙子, 其特征在于, 选自海洋沿岸、 滩涂、 沙丘或者源自河沙、 沙漠或者砂质 土壤的细沙颗粒, 其成分可以是二氧化硅、 贝壳碎片、 海滩岩、 玄武岩砾、 石英砂、 汐砂、 或者 钙质砂等砂质矿物中的一种或者几种。
         所述的改性方法, 其特征在于, 沙子的改性剂为天然高分子聚合物和无机高分子 絮凝剂的协同使用, 取长补短, 提高絮凝剂在海水中的效能。在单独使用天然高分子聚合 物时, 当投加量在 1 ~ 50mg/l 时, 赤潮藻细胞的去除率可达 53.0 %~ 99.6 %, 当单独使 用无机高分子絮凝剂时, 当投加量在 1 ~ 30mg/l 时, 赤潮藻细胞的去除率可达 38.7 %~ 99.4%, 而在协同使用两种絮凝剂时, 当改性剂投加量仅为 10mg/l 时, 赤潮藻细胞的去除 率均可达 90%以上。 改性沙子絮凝剂中天然高分子聚合物的质量百分含量为 0.1% -10%, 无机高分子絮凝剂的质量百分含量为 0.1% -10%, 沙子的质量百分含量为 80% -99.8%。
         所述的投加方法, 其特征在于, 在赤潮发生期间, 将改性沙子絮凝剂用人工或者机
         械喷洒在赤潮水体表面, 使之立即与赤潮生物发生絮凝, 快速高效去除赤潮生物。
         根据本发明的另一方面, 提供了一种控制赤潮蔓延和发生的方法, 其特征在于, 利 用天然高分子聚合物与无机高分子絮凝剂的协同效应, 使改性沙子成为一种天然、 安全、 经 济、 高效治理赤潮的复合絮凝剂。一方面, 与粘土矿物相比, 沙子作为海洋生态系统的重要 组成部分, 对海洋生态环境的的影响和扰动更小, 另一方面, 无机高分子絮凝剂协同加强了 天然高分子聚合物在海洋水体中抗盐性和絮凝效果, 天然高分子聚合物又大大降低了游动 性赤潮生物的挣脱逃逸。因此, 该方法可以有效控制赤潮的蔓延和在发生。 附图说明
         图 1 为改性海沙絮凝沉降强壮前沟藻
         图 2 为改性海沙絮凝沉降海洋小球藻
         图 3 为改性石英砂絮凝沉降强壮前沟藻
         图 4 为改性石英砂絮凝沉降海洋小球藻 具体实施方式
         下面通过实施例对本发明所述的技术给予进一步详细的说明。
         实施例 1 协同改性海沙絮凝沉降强壮前沟藻
         利用 10mg/L 壳聚糖与 10mg/L 聚合氯化铝, 对 100mg/L 的海沙进行改性。改性海 沙絮凝沉降强壮前沟藻的效果如图 1 所示, 与空白实验相比, 单独使用海沙絮凝除藻能力 较弱, 4h 后, 强壮前沟藻的去除率仅为 26%, 空白实验为 23%, 而协同改性的海沙则具有很 强的絮凝除藻能力, 絮凝沉降 3min 后, 藻的去除率高达 80% ; 4h 后, 藻的去除率达 97%。
         实施例 2 协同改性海沙絮凝沉降海洋小球藻
         利用 10mg/L 壳聚糖与 10mg/L 聚合氯化铝, 对 100mg/L 的海沙进行改性。 改性海沙 絮凝沉降海洋小球藻的效果如图 2 所示, 与空白实验相比, 单独使用海沙几乎没有絮凝除 藻能力, 4h 后, 海洋小球藻的去除率仅为 8%, 空白实验为 5%。但是, 协同改性的海沙具有 很强的絮凝除藻能力, 絮凝沉降 3min 后, 藻的去除率高达 81% ; 4h 后, 藻的去除率达 90%。
         实施例 3 协同改性石英砂絮凝沉降强壮前沟藻
         利用 10mg/L 壳聚糖与 10mg/L 聚合氯化铝, 对 100mg/L 的石英砂进行改性。改性 石英砂絮凝沉降强壮前沟藻的效果如图 3 所示, 与空白实验相比, 单独使用石英砂絮凝除 藻能力较弱, 4h 后, 强壮前沟藻的去除率仅为 25%, 空白实验为 23%。但是, 协同改性的石 英砂具有较强的絮凝除藻能力, 絮凝沉降 3min 后, 藻的去除率高达 80%; 4h 后, 藻的去除率 达 96%。
         实施例 4 协同改性石英砂絮凝沉降海洋小球藻
         利用 10mg/L 壳聚糖与 10mg/L 聚合氯化铝, 对 100mg/L 的石英砂进行改性。改性 石英砂絮凝沉降海洋小球藻的效果如图 4 所示, 与空白实验相比, 单独使用石英砂几乎没 有絮凝除藻能力, 4h 后, 藻的去除率仅为 6%, 空白实验为 5%。 而协同改性的石英砂具有较 强的絮凝除藻能力, 絮凝沉降 3min 后, 藻的去除率高达 85% ; 4h 后, 藻的去除率达 93%。

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