[发明专利]一种治理蓝藻污染的纳米复合材料

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体的说，涉及一种治理蓝藻污染的纳米复合材料。

背景技术

蓝藻污染是一个世界范围内环保难题，蓝藻可以在充分的氮和磷的环境中通过阳光照射迅速繁殖，并覆盖在水面上，使鱼类因缺氧而大面积死亡，污染水源，并产生有害毒素进而危害人体健康。最近的研究表明，蓝藻所产生的有害毒素可以污染水质，危害肝脏和神经系统。另外，蓝藻所产生的毒素可直接刺激皮肤、眼睛、鼻子、喉咙以及引起呼吸道炎症。在1998年和2005年，美国环保总局将蓝藻污染以及产生的毒素列为重大污染物之一。

现在国内外对于蓝藻污染的治理还没有一种有效和快速的方法，用人工方法控制蓝藻生产的条件，包括增加新鲜水的比例，使用超声波或生物学的方法治理蓝藻污染，但效果均不明显，所以现在国内和国际上急需开发出一种高效的和低毒性的方法治理大面积的蓝藻污染。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种利用光分解反应使蓝藻快速分解为二氧化碳和水，以达到快速治理蓝藻污染的纳米复合材料。

本发明目的是这样实现的：

一种治理蓝藻污染的纳米复合材料，其关键在于包括以下质量份数的物质组成；

纳米TiO₂       30～80份

纳米硅         10～50份

上述纳米复合材料中还添加有纳米银2～20份。

上述纳米TiO₂为5～200nm；纳米硅为10～50nm；纳米银为10～50nm。

上述纳米TiO₂、纳米硅和纳米银在超声环境下搅拌1～2h混合在一起。

纳米TiO₂和纳米硅纳混合米材料混合于溶液中，并经过超声波处理结合而成，实验得出纳米材料在经过超声处理后均具有稳定的效果，应用时这些高浓度的纳米溶液可根据需要稀释成为不同浓度的纳米混合物溶液。我们发现，纳米混合材料的光分解反应的最佳浓度为0.02％，因此，在以下对于蓝藻的光分解实验中，我们应用0.02％的纳米混合物溶液。

还加入少量纳米银复合在一起，得出明显增强纳米复合材料的光分解活性，这种纳米复合材料具有更强的光分解反应，光电离子在纳米复合材料被结合后，可以进一步在纳米复合材料表面产生OH分子，使光分解反应进一步增强。

纳米复合材料对于降低水面氮和磷浓度的作用：纳米复合材料降低水面氮和磷浓度的理论依据：TiO₂纳米复合材料在水中可分解成为O₂^-过氧根离子和OH^-离子，O₂^-过氧根离子与N离子在水中合成为N₂ O₂^-二氧化氮气体蒸发；O₂^-过氧根离子与P离子在水中合成为PO₂^-气体蒸发。因此，实验证实本纳米复合材料具有降低水面氮和磷浓度的作用。

本发明纳米复合材料对蓝藻污染的治理实验：

我们用一种典型的蓝藻Microcystis aeruginosa用于本试验，这种蓝藻非常容易引起淡水和咸水的大面积爆发。这种大面积爆发的蓝藻污染可以产生明显的毒素，使人间产生腹部痉挛，并严重伤害狗和其它的动物，我们使用ASTM测试方法来测试纳米复合材料对于蓝藻的治理作用。试验表明纳米复合材料实验明显降低兰藻污染，对于蓝藻污染具有明显的浓度依存性的效果。在本试验当中蓝藻生长在合适的淡水或咸水的环境中96个小时，纳米复合材料的治理效果用IC50来表示。IC50是指纳米复合材料作用于蓝藻，使其生产速度降底50％时候的浓度。

本发明纳米复合材料对淡水或盐水中鱼类和水中植物的影响实验：