[发明专利]一种灭杀水中蓝藻的纳米光催化剂

说明书

 

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种灭杀水中蓝藻的纳米光催化剂。

背景技术

蓝藻是一种简单、原始的单细胞生物, 生长在自然淡水中. 由于近年来淡水资源受到严重的有机污染，使其中的氮、磷含量超标，水体的富营养化程度迅速提升. 而这些因素正是蓝藻生长繁殖的必要条件，使遭到污染的水资源在一定气候条件下出现蓝藻大量繁殖而破坏生态环境的“蓝藻水华”现象. 蓝藻水华不但会过量消耗水中氧气而造成鱼虾类的缺氧死亡，更为严重的是, 还会释放出蓝藻毒素. 这些毒素除了直接对鱼类、人畜等产生毒害之外，也是肝癌发生的重要诱因，从而严重影响水环境周围人群的生命健康。

当前，治理蓝藻的方法有通过人工或机械捞取蓝藻的物理方法; 喷洒化学制剂杀死蓝藻的化学方法; 以及引入生物物种清除蓝藻的生物方法. 但是, 人工或机械捞取的物理方法成本高、效率低, 不适合在大水域应用. 喷洒化学制剂的化学方法则会改变水体的生态平衡, 对水生物种和水产经济造成不利影响. 生物方法不但要求气候条件苛刻, 而且会破坏原有的生态平衡, 造成水环境的另一方面恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过光照即可杀灭蓝藻的纳米光催化剂。

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明催化剂采用以下技术方案：它包括纳米级的氧化锌六角晶体(ZnO)、氧化钙立方晶体(CaO)，所述氧化钙立方晶体(CaO)的质量百分比≤5%。

优选的，所述催化剂中还可含有由部分氧化锌六角晶体(ZnO)与氧化钙立方晶体(CaO)的晶格之间, 在外力研磨作用下, 出现的扭曲以及相互交叉链接而形成的配合物ZnO-CaO。

优选的，所述氧化锌六角晶体(ZnO)、氧化钙立方晶体(CaO), 以及氧化锌六角晶体(ZnO)与氧化钙立方晶体(CaO)两者之间形成的配合物ZnO-CaO的粒径在10纳米到100纳米之间，平均粒径为15纳米至25纳米的粉体材料。

本发明灭杀水中蓝藻的纳米光催化剂，在自然日光的照射下，可以提高水中蓝藻进行氧化反应的速度，依照不同条件，可以达到不加任何催化剂时蓝藻氧化降解反应速度的1.4--1.8倍，适用于大型水域的作业，其催化反应产物为水，二氧化碳气体，氮气和无机磷酸盐沉淀物，不影响水体环境和生态平衡，从而高效、环保地深度灭杀水体中的蓝藻，具体优势表现如下：

1．本发明涉及的催化剂在自然日光照射下，即可被激活，从而催化蓝藻的氧化反应，节能环保。

2．催化剂利用空气中的氧气与蓝藻进行氧化反应，原料充足，无须成本。

3．作为催化剂，在催化反应过程中不会被消耗，使用寿命长, 成本低廉。

4．催化剂组分为纳米级无机矿物，其呈现微重力现象，可悬浮于水体表层，比表面积大, 与蓝藻, 氧气以及日光进行充分接触，反应速度快，效率高。

5．其催化蓝藻氧化反应后的产物为水、二氧化碳气体、氮气和无机磷酸盐沉淀物. 其中氮气是大气中的主要成分，而非氨-氮类气体，因此无臭味，无毒害; 所生成的无机磷酸盐不溶于水，最终以固体形态沉入水底。

6．催化剂对鱼虾类水产品以及人畜均无毒无害，不会有害影响到水体的酸度和含氧量，也不会改变水体电导率。

7．经仪器检测还可认定, 在进行催化氧化灭杀蓝藻反应的同时，水体中的总氮、总磷、氨-氮、COD的浓度也都呈降低态势，从而抑制了水体的富营养化。

附图说明

     图1为本发明各实施例与未添加催化剂时蓝藻降解速度对比图。

实施方式

以下各实施例证均在装有2--5吨水的混凝土池中进行，池中水来自含有蓝藻的天然水域，另外附设一个装有同等水量、但不加催化剂的相同水域含蓝藻水的水池，作对比之用，详细实验数据见图1。

实施例1

将粒径在10纳米到100纳米之间，平均粒径为20纳米的氧化锌六角晶体(ZnO)、氧化钙立方晶体(CaO)，二者的质量百分比为99.5%：0.5%简单混合制成催化剂。在进行蓝藻催化氧化反应时，该催化剂对化学反应速度的影响，比不加任何催化剂时蓝藻自身氧化降解反应的速度提高45%。

实施例2