[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

说明书

本发明公开了一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法和应用方法，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，可降低处理后水体中的金属离子残留含量，尤其是铝离子；本发明的沉降剂能选择性的与蓝藻结合，大大降低对其他水生物的影响；本发明中可通过调节沉降剂中二氧化硅团簇的聚合度或颗粒大小，以及金属含量调节最终沉降物的密度，所制备的沉降物即可浮于水面也可沉入水底，能满足不同的打捞处理需求；本发明的沉降剂为弱酸性，在沉降蓝藻的同时也能通过降低水体pH值的方式，破坏蓝藻的生存环境，抑制蓝藻生长。

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体涉及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。

背景技术

随着中国经济的快速发展，环境问题日益受到关注。然而近年来，淡水湖泊的污染问题日益加剧。中国湖泊面积7.8万平方公里，其中92%大中型湖泊趋于富营养化。此外，我国水产养殖面积8.1万平方公里，也经常存在富营养化的问题。水体的富营养化往往伴随着蓝藻的爆发，称为蓝藻水华。

蓝藻水华严重破坏水体的生态环境，而且蓝藻释放出来的毒素对人畜带来严重威胁。用絮凝剂清除蓝藻是目前比较有效并广泛使用的方法。有机高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺）虽效果显著，但不易降解，其单体有强烈的神经毒性，因此应限制使用。无机盐类絮凝剂（硫酸铝，氯化铁，聚氯化铝，聚硫酸铁等）处理效果良好，是目前广泛使用的絮凝剂。但是这些无机盐类絮凝剂也有以下缺点：1)现有絮凝剂处理后水体中金属离子残留含量高，造成二次污染，尤其是铝离子，会引发胃病，肾病，以及神经系统疾病。2)现有絮凝剂产生的絮凝物密度低，往往漂浮在水面，因此，在一些障碍物较多的水面不易收集和处理，同时大量漂浮物会遮蔽阳光，影响水下生物生长，破坏生态平衡。3)现有絮凝物通常为团簇状胶状物，无选择性的黏附，对有益水生物也有可能造成危害。

发明内容

本发明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，在有效沉降蓝藻的同时，能够大大减少金属离子的残留量，沉降物松散，且密度可调，并且沉降剂能选择性的黏附蓝藻。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于二氧化硅团簇的新型沉降剂的制备方法，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。

其中，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。

其中，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：