[发明专利]一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法及应用方法

权利要求书

1.一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，以二氧化硅团簇物作为沉降剂主体，利用二氧化硅团簇物与金属离子之间的强相互作用，使金属离子与二氧化硅团簇物结合，从而得到金属离子修饰的沉降剂，即得到一种新型沉降剂；

所述二氧化硅团簇物是指二氧化硅微粒水溶液、低聚硅酸盐溶液或低聚硅酸溶液；

所述二氧化硅团簇物的聚合度或颗粒大小可以通过在一定温度下静置老化的方法调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微粒水溶液使用单质硅粉为原料制备，具体方法为：

将10-50g单质硅粉加入50-100mL水中，加热至60-150℃，搅拌5-30min，另外将0.1-0.5g氢氧化钠溶解于50-200mL水中，将该氢氧化钠溶液缓慢加入上述硅粉悬浊液中，在保持温度的条件下继续搅拌5-24h，然后在搅拌的条件下冷却到室温，并静置5-12h，然后减压抽滤，将残余固体与液体分离，所得液体中含有20-30%的二氧化硅，液体pH值大于8；所得溶液以液体流速5-20mL/min，与酸性阳离子交换树脂进行离子交换后，得到中性或酸性的二氧化硅微粒溶液；

所述二氧化硅微粒溶液的老化处理条件为温度50-90℃，保温静置0.5-24h。

3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微粒水溶液还可使用硅酸钠为原料制得，具体方法为：

将5-20%的硅酸钠溶液以5-20mL/min的速度流过阳离子交换树脂进行离子交换，所得溶液与一定量的硅酸钠混合至二氧化硅/氧化钠（SiO₂/Na₂O）比例为50-100；

之后将混合液进行老化处理，老化条件为温度50-90℃，保温静置0.5-24h，冷却至室温后，可通过加入氢氧化钠或者氢氧化钾溶液调节其pH值。

4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，所述低聚硅酸盐溶液的制备方法为：

将二氧化硅含量在5-30%的硅酸钠溶液，通过酸性离子交换树脂进行离子交换，通过改变离子交换树脂的用量，得到不同SiO₂/Na₂O比的溶液，之后将该溶液快速的与一定量的碱液混合；

所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠或氨水。

5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，所述金属离子修饰二氧化硅团簇的方法具体为：先将二氧化硅团簇物的pH通过滴加无机酸碱，或者通过离子交换柱的方法调节至2-10，然后将一定量的金属离子水溶液迅速加入调节好的二氧化硅团簇物溶液中，并在室温下搅拌5-90min，形成均一的溶液，再经过阴离子交换树脂将负价离子去除；

其中，二氧化硅和金属离子的摩尔比在20-300：1；

所述金属离子为锰盐、镍盐、铝盐、铁盐、铜盐、锌盐、钴盐中的一种或多种组合。

6.根据权利要求5所述的一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，其特征在于，经过金属离子修饰的沉降剂，可以通过控温老化的方法调节沉降剂的性质，即对带有金属离子的二氧化硅团簇进行蒸馏浓缩，和老化处理；老化条件为温度10-90℃，保温静置0.5-24h。

7.如权利要求1-5任一所述的制备方法得到的新型沉降剂在治理蓝藻水华中的应用方法，其特征在于，所述沉降剂可直接用喷洒设备喷洒入蓝藻生长的水域或将沉降剂的半成品，即二氧化硅团簇物和金属离子，分别存储，在使用时，在喷洒设备内部在线混合后喷出。

8.根据权利要求7所述的一种新型沉降剂的应用方法，其特征在于，处理1公吨含蓝藻的水体需要50-1000ml制备的新型沉降剂溶液。