[发明专利]磁性复合除藻剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性复合除藻剂及其使用方法，属于水污染治理技术领域。

背景技术

随着城镇化和工业化进程的发展，人类将大量生活污水和工业废水排入到河流和湖泊，导致水体自净能力弱，造成水体富营养化，影响了用水安全和生活环境。其中藻类爆发会使水中氧气耗尽导致鱼类死亡，有些藻类释放的毒素会毒害生物，比如蓝藻中的微囊藻会释放微囊藻毒素，是高毒性的，对水生生物和人类都有危害。因此如何快速有效的处理藻类，是治理水污染的迫切需要。

目前治理水中的藻类，常采用人工清除，费时费力，处理效率低。还有些处理方法是向水体中撒药剂，使藻类死亡或沉淀。如CN102249369A公开的以浮石为载体可浮于水面的蓝藻清除剂，浮石外面包裹TiO₂柱撑蒙脱石光催化剂，药剂在水面上通过吸附和光催化协调作用降解蓝藻，具有清除蓝藻效率高，见效快，无二次污染的优点，但是收集需要靠打捞，操作不便。CN103030203A公开的复合型无机高分子稳定除藻剂的制备与除藻方法，是在磁粉上接枝丙烯酸形成絮凝体，再与凹凸棒土及活性炭复合，最终与氯化铝铁和壳聚糖混合成除藻剂，利用吸附作用吸附藻类，再用磁铁回收除藻剂，但该技术方案只具有吸附作用，而不能降解藻类毒素。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性复合除藻剂及其使用方法，能高效的吸附絮凝藻类及水中的氮磷等污染物，还可以通过光催化作用降解藻类释放的毒素，通过外磁场的作用将藻类移出水体，提高藻类的处理效率。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种磁性复合除藻剂，其特征在于：包括固相的磁性纳米材料、用于吸附藻类多孔材料的吸附剂和用于降解藻类及藻类毒素的光催化剂，所述的磁性纳米材料为四氧化三铁纳米粒子，所述的吸附剂为蒙脱石、凹凸棒土、介孔碳中的一种或两种以上混合，所述的光催化剂为纳米级的二氧化钛、钨酸铋或铁酸铋中的其中之一；先将吸附剂均匀分散在水中然后置于水浴反应罐，通入氮气保护，再将FeCl₃·6H₂O与FeCl₂·4H₂O以摩尔比2:1的量投入到水浴反应罐中，将吸附剂与磁性纳米材料的投料质量比控制在1:0.4-1.4，快速搅拌，水浴温度控制在60℃-90℃，搅拌15-30min后加入质量分数为30％的氨水，将溶液的PH值控制在11-13，继续反应2-4h，洗涤去除未组装的磁性纳米材料和吸附剂，制得到磁性纳米材料负载有吸附剂的复合磁性吸附剂；将制得的复合磁性吸附剂与光催化剂前驱液一起加入到水热反应釜中，将复合磁性吸附剂与光催化剂的投料质量比控制在1:1-3，所述的光催化剂前驱液为二氧化钛前驱液或钨酸铋前驱液或铁酸铋前驱液，用水热法在160℃-220℃、反应10-24h，在复合磁性吸附剂上负载有光催化剂，反应完成后冷却至室温，经洗涤、磁分离，在60-80℃烘箱中烘干，将吸附剂和光催化剂负载在磁性纳米材料上，得到磁性复合除藻剂。

其中：所述的二氧化钛前驱液、钨酸铋前驱液及铁酸铋前驱液由溶胶凝胶法制得。

所述的氧化钛前驱液包括TiCl₄原料，按质量分数比，将1：1的TiCl4加入水中制成透明溶胶，再加入浓硫酸，将透明溶胶的PH值控制在1-3，制得二氧化钛前驱液。

所述的钨酸铋前驱液包括Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O，且Bi(NO₃)₃·5H₂O与Na₂WO₄·2H₂O的摩尔比为2:1，将Bi(NO₃)₃·5H₂O及Na₂WO₄·2H₂O分别溶于乙二醇溶剂中，再将两者混合搅拌均匀，制得钨酸铋前驱液。