[發(fā)明專利]一種磁性納米材料在去除海洋甲藻中的應(yīng)用及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210043889.6 | 申請日： | 2022-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN114262037A | 公開（公告）日： | 2022-04-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 范佳佳;葛戰(zhàn)宇;曾劍偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 杭州師范大學(xué) |
| 主分類號： | C02F1/48 | 分類號： | C02F1/48;C02F103/08 |
| 代理公司： | 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240 | 代理人： | 陳煒 |
| 地址： | 311121 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 磁性 納米 材料 去除 海洋 中的 應(yīng)用 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種磁性納米材料在去除海洋甲藻中的應(yīng)用及其制備方法。磁性納米材料具體為氫氧化鈣外殼包裹的納米零價鐵(即NCa材料)；其在解決零價鐵易于被水體腐蝕等問題的同時，阻止了納米零價鐵與藻細胞的直接接觸，從而避免了因藻細胞破裂帶來的次級代謝產(chǎn)物的釋放。由于Ca2+擁有較大的離子半徑和較高的電荷，會使NCa材料極易與藻細胞表面帶負電荷的藻類有機物產(chǎn)生絡(luò)合作用，從而提高NCa材料在藻細胞上的附著量和附著穩(wěn)定性；在此情況下，即使以強壯前溝藻細胞為代表的真核海藻尺寸遠大于普通的原核藻類，NCa材料附著量增加的不同藻細胞之間依然能夠產(chǎn)生足夠大的磁吸力，實現(xiàn)強壯前溝藻細胞絮凝沉降。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水體治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性納米材料NZVI@Ca(OH)2在去除海藻中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
赤潮作為一種全球性的海洋災(zāi)害，其相關(guān)生物如藻類的大量繁殖對整個生態(tài)系統(tǒng)具有很強的破壞性，近年來由于環(huán)境污染的加重和氣候變化，赤潮的爆發(fā)呈現(xiàn)出范圍逐漸擴大、頻率不斷升高、危害日益嚴重的趨勢。強壯前溝藻作為一種可產(chǎn)生溶血性毒素的有害海洋甲藻，主要分布于熱帶和溫帶海域，在我國南海和海南三亞地區(qū)常有報道，其短時間內(nèi)爆發(fā)性的增殖和聚集極易引發(fā)赤潮。高密度的甲藻不僅會改變海洋環(huán)境的理化特征，使得海洋中的溶解氧含量和透明度下降，其產(chǎn)生的毒素還會導(dǎo)致魚貝類死亡，甚至危害人體健康。有毒甲藻如強壯前溝藻作為浮游植物的一種，屬于真核藻類，其藻體大小是普通藻類的數(shù)倍，對環(huán)境的適應(yīng)能力更強，常用的理化手段達不到理想的去除效果或易引起胞內(nèi)毒素的釋放。以吸附絮凝方式進行除藻為例，由于真核海藻細胞尺寸較大，導(dǎo)致附著在真核海藻細胞上的磁性材料的磁引力不足以使得多個真核海藻細胞發(fā)生團聚，使得絮凝抑藻效果較差；目前涌現(xiàn)出的新型材料如納米材料雖然相對之前取得了長足的進步，但也存在著處理效率低下并可能導(dǎo)致細胞裂解釋放次級代謝產(chǎn)物的問題。因此，一種能適用各種水體環(huán)境并且減少次級代謝產(chǎn)物釋放的技術(shù)是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決前述技術(shù)問題，利用磁性納米材料之間的磁引力以及Ca2+與藻細胞表面藻類有機物之間所產(chǎn)生的絡(luò)合作用形成的架橋，提供磁性納米材料NZVI@Ca(OH)2(簡稱NCa)在除藻中的新用途。
第一方面，本發(fā)明提供一種磁性納米材料在抑制海洋甲藻中的應(yīng)用，磁性納米材料具體為氫氧化鈣外殼包裹的納米零價鐵；其在解決零價鐵易于被水體腐蝕等問題的同時，阻止了納米零價鐵與藻細胞的直接接觸，從而避免了因藻細胞破裂帶來的次級代謝產(chǎn)物的釋放。該磁性納米材料是利用藻體和水體之間的分離來實現(xiàn)除藻，不會造成二次污染等環(huán)境健康問題，且該磁性納米材料可通過光遮蔽效應(yīng)影響藻體本身的光合作用，在除藻的同時達到抑藻的目的。
作為優(yōu)選，該磁性納米材料相對于被處理藻液的用量大于或等于80mg/L。
作為優(yōu)選，所述的海洋甲藻具體為前溝藻。
第二方面，本發(fā)明提供前述的磁性納米材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、在惰性氣氛條件下，超聲使納米零價鐵均勻分布在體系中。
步驟二、在持續(xù)超聲和惰性氣體氣氛條件下，向均勻分布有納米零價鐵的體系中先后加入CaCl2和NaOH的無水乙醇溶液，使得納米零價鐵的表面包覆上Ca(OH)2。
步驟三、沖洗后得到NZVI@Ca(OH)2磁性納米材料。
作為優(yōu)選，步驟一所述的納米零價鐵的制備過程如下：在惰性氣體條件下，將NaBH4逐滴滴入FeCl3溶液中，制備得到NZVI。
作為優(yōu)選，納米零價鐵的制備過程中，NaBH4和FeCl3反應(yīng)的摩爾比為25:1。
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