[發明專利]碳納米管生物凈化水體的材料和方法

有效

• 申請號: 201210219990.9
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN103508622A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 古月文志;蔣大龍
• 申請（專利權）人: 國能電力集團有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F3/34;C02F1/28;C02F1/30
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本發明涉及一種碳納米管（CNT）生物凈化水體的材料和方法，屬于環境保護和環境治理技術領域。

背景技術

水體的富營養化是指水體中的主要營養物質氮、磷含量增加導致浮游生物過量繁殖的現象。影響水體富營養化的原因是多方面的，而目前出現的藍藻爆發主要原因是人為富營養化造成的。隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，以及近年來我國城市和工業的發展、農藥化肥的大量使用、植被破壞、水土流失沖刷入湖等，排入水體的營養物質不斷增加，使水體中的氨、氮、磷以及有機污染物等耗氧物質濃度大幅度升高，增加了水體中的營養物質的負荷量，水體中的富營養化趨勢日益嚴重，為藍藻的繁殖提供了有利的生存條件。

藍藻由南方幾個大型湖泊逐漸擴散，由南向北迅速蔓延，現已發展到北方大大小小的水體，甚至出現了全國性泛濫。目前，我國幾乎所有的湖泊水庫都出現了藍藻爆發。藍藻覆蓋水系，引發遮光問題：水面覆蓋藍藻后，水草等其它水生植物由于無法進行光合作用而死亡；引發缺氧問題，由于藍藻夜間呼吸的作用消耗掉溶存于水中的氧氣，魚類等生物因為缺氧而死亡。因而，治理城市河湖水系的富營養化問題，不但必要而且非常緊迫。湖泊由于水質的污染、惡臭將會對人們的生活環境與身體健康造成影響，而且從旅游美化的角度也力求改善環境。治理城市湖泊水系的藍藻，解決富營養化問題（特別是降低磷的濃度）已成為當前環境治理的首要問題。

國內外常用的治理藍藻的方法有：生物治藻、物理治藻和化學治藻。物理治藻一般采用船只采撈、聲波震動、引水沖刷等方法，其缺點是耗時長投資大，實施難度較大?；瘜W治藻一般采用硫酸酮法或向局部水體投加丙瑪三肽、鈣化合物、鋁化合物和改性粘土等，化學滅殺只能是短時間內解決問題，但是會帶來一系列的負面作用，極有可能造成二次污染。生物治藻采用微生物治理、食藻生物防治和水生植物抑止的方法，是未來的發展方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用先進的碳納米管分散技術、生物質原材料、利于生態環保的微生物技術（成熟技術的應用發展），大面積、低成本、短時間、純生態處理湖泊、池塘、水庫等水域的富養成分，特別是可以有針對性的處理由于農業排污造成富養形成的藍藻。

本發明利用碳納米管技術（CNT），以生物質發電廠燃燒之后產生的草木灰作為載體，使得大面積、低成本、短時間、純生態治理污染湖水成為現實。

一種碳納米管（CNT）生物凈化水體的材料，該材料主要包含生物質發電廠的灰渣或草木灰、水泥、沙子或碎石子、碳納米管、光觸媒和芽孢桿菌（Bacillaceae）。

所述的生物質發電廠的灰渣或草木灰為利用生物質發電后產生的植物性灰渣，這是對環保材料進行進一步有效利用，安全可靠，對環境友好。

所述的水泥為500號以上的高標準水泥，起到凝固的作用。

所述的碳納米管是指以碳元素為組成的直徑在納米級的超小管式結構體，起到吸附作用。碳納米管是一種一維量子材料，具有較高的表面活性和超強的吸附能力。

所述的光觸媒是指以光能為活化動力的催化劑，通過光化學反應將分子等化學物質降解。光觸媒種類很多，包括二氧化鈦（TiO2），氧化鋅（ZnO），氧化錫（SnO2），二氧化鋯（ZrO2），硫化鎘（CdS），納米銀/氯化銀(Ag/AgCl)，納米銀/溴化銀(Ag/AgBr)，納米銀/碘化銀(Ag/AgI)等多種氧化物硫化物半導體，一般為納米級材料。

所述的芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus?subtilis)，是一種微生物菌，通過硝化反應將氮化合物等化學物質降解。

所述的碳納米管（CNT）生物凈化水體的材料中，主要材料是生物質發電廠的灰渣，部分凝固用的高標準水泥，少部分沙子或碎石子以及一定比例的CNT碳納米管分散液、光觸媒和枯草芽孢桿菌。其重量百分比組成為：水泥為5~20%，沙子或碎石子為1~10%，碳納米管CNT為0.1~5%，光觸媒為0.01~2%，芽孢桿菌為1~20%，其余為生物質發電廠的灰渣或草木灰，其中生物質發電廠的灰渣或草木灰優選為70%。

所述的碳納米管生物凈化水體的材料，為一種碳納米管吸附/微生物分解復合型水凈化磚，簡稱復合型水凈化磚或生物質凈化磚，所述生物質凈化磚為多孔結構，尺寸選定為400*400*150mm，重量在20~25千克，每塊磚可以凈化5噸水，生命周期為3年。