[發明專利]一種甜菜堿衍生物改性粘土及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310087281.4
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103214076A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 楊維東;李赟輝;李宏業;劉潔生
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C02F1/54
• 分類號: C02F1/54
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

技術領域：

本發明涉及有害藻華的治理領域，具體涉及一種甜菜堿衍生物改性粘土及其制備方法和應用。

背景技術：

有害藻華（harmful?algal?blooms,HABs）主要指海洋中某些浮游生物（尤指藻類）在一定環境條件下爆發性繁殖和聚集，所引起的一種生態異?，F象。有害藻華的頻繁爆發不但給水產養殖業和旅游業造成巨大的經濟損失，而且嚴重地破壞了海洋生態平衡，甚至威脅人類健康。目前，國際上治理有害藻華的方法可綜合為四大類：化學殺滅法、生物克制法、氣浮收集法以及絮凝沉降法。化學殺滅法因化學殺藻劑本身的毒性，易造成二次環境污染，已被多國禁用。生物方法包括用微生物或病毒殺滅藻細胞。該法因可能帶來的生物入侵等原因，人們對其非常慎重，目前尚處于實驗室研究狀況。氣浮收集法是一種用容器機械收獲藻的方法。該法勞動強度大，難以應用于大面積水體藻華的清除。絮凝沉降法包括施用化學絮凝劑或粘土沉降去除藻類?；瘜W絮凝劑（比如復合聚合鋁、鐵等）因其對生態系統的影響，已被公認為不宜用于天然水體。到目前為止，粘土法被公認為最有希望的藻華治理方法，并已用于現場水體的應急處置。

盡管粘土礦物治理有害藻華具有其顯著的優勢，然而單純使用粘土進行有害藻華治理往往存在投加量大等局限性，可造成水體渾濁，降低浮游生物密度，同時吸附在粘土表面的藻細胞易重新回到水體而引發二次藻華。因此，如何降低粘土用量便成為世界范圍內廣為研究的內容。目前已成功開發出多種改性粘土，包括無機酸（硫酸）處理粘土（如蒙脫土）（JP57131119）、過氧化氫處理粘土（JP03255008）、表面活性劑改性粘土（JP09154466）、不飽和脂肪酸與粘土復配（US6071859）以及天然高分子聚合物（殼聚糖及其衍生物，甲殼素及其衍生物）處理粘土（CN02155284.3）等等。其中季銨鹽改性粘土已成功用于南京玄武湖藍藻水華的治理，并保障了十運會、亞運會和深圳世界大學生運動會水上項目以及全國首屆“綠化博覽會”等的順利進行。

雖然已經開發了多種改性粘土處置水華的方法，但目前只有季銨鹽改性粘土用于現場水體藻華的應急處置。由于季銨鹽類表面活性劑為化學合成物，其對海洋生物，特別是底棲生物的危害如何并不十分清楚，同時其生物可降解性和降解速率并不清楚。而不飽和脂肪酸和殼聚糖改性粘土存在成本過高的問題，難以用于大面積藻華的實際治理。因此，進一步篩選和發掘高效、安全的改性劑是這一技術領域的方向。

發明內容：

本發明的第一個目的是提供一種安全、高效、穩定的甜菜堿衍生物改性粘土及其制備方法。

本發明的甜菜堿衍生物改性粘土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將粘土與水配制成懸浮液，然后向懸浮液中加入甜菜堿衍生物水溶液，使得粘土與甜菜堿衍生物的質量比為1:0.01～0.2，再攪拌，離心，將沉淀冷凍干燥后，即得到甜菜堿衍生物改性粘土。

所述的懸浮液，其重量百分比優選為5wt%。

所述的粘土，優選為蒙脫土。

所述的蒙脫土，優選鈉化蒙脫土（Na-MMT）。

所述的甜菜堿衍生物，優選為辛基磺基甜菜堿、癸基磺基甜菜堿、3-磺丙基十二烷基二甲基甜菜堿、十四烷基磺基甜菜堿或十六烷基磺基甜菜堿。

所述的攪拌，優選溫度為65℃，轉速為270r/min，時間為10h。

所述的離心，優選轉速為4000rpm/min，時間為10min。

優選，在離心后將所得的沉淀用蒸餾水洗滌3～4次。

本發明的第二個目的是提供一種由上述甜菜堿衍生物改性粘土的制備方法制備的甜菜堿衍生物改性粘土。

以塔瑪亞歷山大藻為處理對象，觀察了不同改性比例的甜菜堿衍生物改性粘土的除藻效能，結果顯示，在甜菜堿衍生物改性蒙脫土的終濃度為20mg/L時，改性比例為11%的甜菜堿衍生物改性粘土對塔瑪亞歷山大藻的去除作用最為顯著，且隨著作用時間的延長，抑制作用呈增強趨勢，在處理96h時的抑藻率達到71%。

因此，本發明的第三個目的是提供了上述甜菜堿衍生物改性粘土在去除有害藻華方面的應用。