[發明專利]一種利用納米碳管高效去除水體中藻類的方法

無效

• 申請號: 201110449774.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102557210A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 林道輝;龍志峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，涉及一種利用納米碳管高效去除水體中藻類的方法。

技術背景

???隨著社會經濟的迅猛發展和人口的劇增，大量未經處理的工業廢水、?生活污水和農業廢水肆意排入自然水域，水體富營養化進程加速，進而使藻類爆發及水華的現象頻繁發生，過量繁殖的藻類嚴重影響水質，對人體健康、?生態和景觀等方面都造成了嚴重的危害。

????目前，國內外去除水體中藻類的方法主要可分為三類：物理方法、化學方法和生物方法。其中物理方法中利用粘土微粒的絮凝、吸附作用去除藻類是目前國際上公認的方法之一，但其缺點是所需的除藻的時間較長，一般需2～3天?；瘜W方法通常采用投加殺藻劑如有機溴殺藻劑、銅鹽、高錳酸鉀等化學藥劑來達到除藻的目的，化學方法除藻效果很明顯，?但造成環境污染或破壞生態平衡。生物方法除藻的技術要采用微生物防治、食藻生物、水生植物抑制等方法，從理論上來說，?生物除藻是一種最環保的控制藻類的手段，但由于其運行周期長，見效慢，且從技術層面上來看，實施起來有一定難度。一種簡單快速高效的除藻方法能夠有效地為處理藻類爆發、水華以及飲用水除藻等提供應急處理措施。

納米科技迅速發展，必將對全球社會經濟產生廣泛的影響。目前，納米材料產業化在全國甚至全球范圍內方興未艾。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。由于納米碳管具有非常大的長徑比，比表面積也較大，碳管與碳管之間的有較強的吸引力加上范德華力作用，碳管之間容易纏繞與團聚在一起，在水溶液中不會形成均勻穩定的懸浮液，但是經超聲的處理后的碳管溶液會形成暫態的碳管懸浮溶液，這些懸浮的碳管能夠有效地吸附、絮凝水體中的藻類，之后碳管失穩，同時吸附在碳管上的藻類會加速碳管的沉降，很快碳管與藻共同沉降下來，從而達到了除藻的目的（如附圖1所示），這個特點使得碳管能夠成為一種高效的除藻劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用納米碳管高效去除水體中藻類的方法。

本發明包括如下步驟：?

1）將納米碳管加入自來水中配制成質量濃度為10～200?mg/L的碳管水溶液；

2）用NaOH溶液或HCl溶液將上述碳管水溶液的pH值調至5.0～9.0范圍內；

3）將裝有上述碳管水溶液的容器放在超聲清洗器內超聲15～30分鐘或用超聲細胞破碎儀超聲0.5～5分鐘；

4）將超聲處理后的碳管懸浮液加入含有藻類的水體中并迅速的攪拌搖勻，然后將納米碳管與藻類的混合液靜置沉降30～60分鐘，即可高效的去除水體中的藻類。

本發明的有益效果：

1）本發明使用的納米碳管是一種新型的納米材料，它具有穩定的物理化學性質，并且可重復回收利用。

2）納米碳管除藻效率高，除藻所需時間短。如附圖2所示，用100mg/L的多壁納米碳管（MWCNT，內徑60～100?nm）水溶液經超聲清洗器超聲30分鐘后，處理高濃度的藻液（藻液在660nm處的吸光值為0.218，藻密度約為4.0×10⁶個/mL）。混合液靜置沉降30分鐘后，納米碳管的去除率達到94.7%。此方法整個除藻過程只需60分鐘左右，上述實驗中如果將超聲設備超聲清洗器改用超聲破碎儀，則這個除藻過程只需40分鐘左右。

3）該方法操作簡單且適用條件廣。只需將將碳管水溶液用超聲機超聲15～30分鐘或用超聲細胞破碎儀超聲0.5～5分鐘即可得到碳管的暫態懸浮液，此外，此方法適用的水體的pH值范圍較寬，pH值在5～9范圍內的納米碳管對藻類均具有較好的去除效率；適用的水體的離子強度范圍較寬，離子強度在5～500?mMol/L范圍內對納米碳管的除藻能力沒有影響。

附圖說明

圖1為碳管懸浮液、藻液及二者混合液的沉降曲線；

圖2為不同濃度的納米碳管對藻類的去除率示意圖。

具體實施方式

實施例1

1）將納米碳管加入自來水中配制成質量濃度為10?mg/L的碳管水溶液；

2）用NaOH溶液或HCl溶液將上述碳管水溶液的pH值調至5.0～9.0范圍內；

3將裝有上述碳管水溶液的容器放在超聲清洗器內超聲15分鐘；?

4將超聲處理后的碳管懸浮液加入含有藻類的水體中并迅速的攪拌搖勻，然后將納米碳管與藻類的混合液靜置沉降30分鐘，即可高效的去除水體中的藻類。

實施例2