一种磁性絮凝剂的制备方法及其在去除铜绿微囊藻中的应用技术

本发明专利技术涉及一种磁性絮凝剂的制备方法及其在去除铜绿微囊藻中的应用，通过设定环境温度、调控Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性絮凝剂的制备方法及其在去除铜绿微囊藻中的应用


[0001]本专利技术涉及环境保护领域，具体涉及一种磁性絮凝剂及其在去除铜绿微囊藻中的应用。

技术介绍

[0002]蓝藻水华是全球重大的水环境问题之一。有害蓝藻的大量繁殖会快速消耗水体中的溶解氧，严重影响水体生态环境。同时，铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)等蓝藻还会产生具有强致癌作用藻毒素，这类藻毒素可通过水产品、饮用水等途径对人体健康造成严重的威胁。
[0003]目前，治理蓝藻水华的常用方法有机械打捞、生物防治以及絮凝等。机械打捞虽然处理效果较好，但工程量大、操作成本高。生物防治具有作用持久、环境毒副作用小等优点，但存在见效慢等缺点。相比之下，絮凝法因见效快、去除效率高等特点，更具有推广前景。传统絮凝法通常采用化学试剂的方法对蓝藻进行絮凝，进而达到沉降去除的效果，通常可达到90％以上的蓝藻去除率。但仍需要数小时进行絮体沉降分离，且部分絮凝剂(如氯化铝，氯化铁等)会不可避免地残留在水体中，从而造成二次污染。另外，传统的化学絮凝剂通常为一次性试剂，难以实现重复利用。
[0004]近年来，磁性絮凝剂因具有絮体分离速度快、分离成本低、絮凝效率高、操作简单等特点，受到人们的广泛关注。Jiang等人开发出一种Fe3O4/聚合氯化铁磁性絮凝剂(Jiang el al.,The effect of magnetic nanoparticles on Microcystis aeruginosa removal by a composite coagulant.Colloid Surface A,2010,369:260
‑
267)，可在2h内去除至少80％的铜绿微囊藻。在偏酸性的溶液中(pH＝4.0～7.0)，由于Fe3O4纳米颗粒带正电荷而铜绿微囊藻带负电荷，两者因发生静电吸引从而形成絮体，进而实现铜绿微囊藻的去除。但当溶液的pH值大于Fe3O4纳米颗粒的等电点(约pH＝6.8)时，Fe3O4纳米颗粒表面则带负电荷，而铜绿微囊藻的等电点远低于Fe3O4纳米颗粒。因此，在偏碱性的溶液中，Fe3O4纳米颗粒与铜绿微囊藻产生静电排斥作用，使Fe3O4纳米颗粒的絮凝效率降低。针对此问题，Yang等人发展了一种利用聚乙烯亚胺改性的磁性絮凝剂(Yang et al.,Interpretation of the disparity in harvesting efficiency of different types of Microcystis aeruginosa using polyethylenimine(PEI)
‑
coated magnetic nanoparticles.Algal Res,2018,29:257
‑
265)，经改性后的磁性絮凝剂对铜绿微囊藻的去除率达90％左右，循环利用3次后对铜绿微囊藻的去除率为63.5％。Yin等报道了一种壳聚糖改性的Fe3O4纳米复合絮凝剂(Yin et al.,Biocompatible magnetic flocculant for efficient harvesting of microalgal cells:Isotherms,mechanisms and water recycling.Sep Purif Technol,2021,279:119679),在10min内可絮凝95.49％的Chlorella vulgaris，但溶液pH需维持在3.0～4.0时才能发挥较好的絮凝效果。
[0005]尽管利用高分子聚合物改性后可以提高磁性絮凝剂的絮凝效能，然而其合成步骤繁琐、所需试剂种类繁多、耗时长。此外，仍需要审慎地考虑高分子聚合物的潜在环境和健
康风险。因此，发展一种对环境友好、合成步骤简单、见效快及可循环利用的高效磁性絮凝剂，对于控制铜绿微囊藻等蓝藻引起的水华具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种磁性絮凝剂的制备方法。
[0007]本专利技术另一目的是提供一种磁性絮凝剂在去除铜绿微囊藻中的应用。
[0008]本专利技术所述的磁性絮凝剂制备方法具体步骤为：
[0009]1)设定环境温度为20～30℃；
[0010]2)以1.0～2.0N的盐酸或硫酸溶液配置浓度为1.0mol/L的Fe
2+
溶液；
[0011]3)以1.0～2.0N的盐酸或硫酸溶液配置浓度为1.0mol/L的Fe
3+
溶液；
[0012]4)配置浓度为1.0mol/L的NaOH溶液作为沉淀溶液；
[0013]5)分别取步骤2)所得溶液1mL和步骤3)所得溶液2mL于50mL烧杯内，混匀即得Fe
2+
/Fe
3+
混合溶液；
[0014]6)采用1.0mol/L的NaOH溶液作为沉淀溶液，取沉淀溶液25mL以可调速滴定装置滴入Fe
2+
/Fe
3+
混合溶液；
[0015]7)共沉淀过程中加入6
×
20mm磁力搅拌子进行均质；
[0016]8)NaOH溶液滴加完毕后，烧杯内形成黑色或褐黑色磁流体，用20～80倍所得磁流体体积的去离子水清洗所得磁流体，采用钕铁硼磁铁贴于杯壁可进行固液分离，分离5～10min后移除上清液；或以超声清洗器或旋涡振荡器辅助清洗，用磁铁进行分离后移除上清液，再加入去离子水清洗，重复此步骤3～10次，即可得到磁性絮凝剂。
[0017]优选的，前述步骤1)设定环境温度为25℃。
[0018]优选的，前述步骤2)配置浓度为1.0mol/L的Fe
2+
溶液具体为：称取9.94gFeCl2·
4H2O于25mL烧杯中，加1.0～2.0N的盐酸或硫酸进行搅拌溶解，后转移至50mL容量瓶中，并用1.0～2.0N的盐酸或硫酸定容,即得1.0mol/L的Fe
2+
溶液。
[0019]优选的，前述步骤3)配置浓度为1.0mol/L的Fe
3+
溶液具体为：称取8.11gFeCl3于25mL烧杯中，加1.0～2.0N的盐酸或硫酸进行搅拌溶解，后转移至50mL容量瓶中，并用1.0～2.0N的盐酸或硫酸定容，即得1.0mol/L的Fe
3+
溶液。
[0020]优选的，前述步骤6)滴加速率设置为10～60滴/分钟。
[0021]优选的，前述步骤7)共沉淀过程中以磁力搅拌子进行均质，前期转速为120～130rpm，本专利技术中“前期”定义为黑色沉淀随1.0mol/L NaOH溶液滴入Fe
2+
/Fe
3+
混合溶液后可快速溶解的时期。
[0022]优选的，前述步骤7)共沉淀过程中以磁力搅拌子进行均质，后期转速为180～240rpm，本专利技术中“后期”定义为黑色沉淀随1.0mol/L NaOH溶液滴入Fe<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：1)设定环境温度为20～30℃；2)以1.0～2.0N的盐酸或硫酸溶液配置浓度为1.0mol/L的Fe
2+
溶液；3)以1.0～2.0N的盐酸或硫酸溶液配置浓度为1.0mol/L的Fe
3+
溶液；4)配置浓度为1.0mol/L的NaOH溶液作为沉淀溶液；5)分别取步骤2)所得溶液1mL和步骤3)所得溶液2mL于50mL烧杯内，混匀即得Fe
2+
/Fe
3+
混合溶液；6)采用1.0mol/L的NaOH溶液作为沉淀溶液，取沉淀溶液25mL以可调速滴定装置滴入Fe
2+
/Fe
3+
混合溶液；7)共沉淀过程中通过磁力搅拌子进行均质；8)NaOH溶液滴加完毕后，烧杯内形成黑色或褐黑色磁流体，用20～80倍所得磁流体体积的去离子水清洗所得磁流体，采用钕铁硼磁铁进行固液分离，分离5～10min后移除上清液；或以超声清洗器或旋涡振荡器辅助清洗，用磁铁进行分离后移除上清液，再加入去离子水清洗，重复此步骤3～10次，即可得到磁性絮凝剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)设定环境温度为25℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)配置浓度为1.0mol/L的Fe
2+
溶液具体为：称取9.94g FeCl2·
...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宇，张潆元，秦丹铃，路瑶，张依，孙海达，代姣，梁琦，邓颖，史倩，
申请(专利权)人：贵州省分析测试研究院，
类型：发明
国别省市：