一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释球及其制备方法和应用，属于水体富营养化防治领域

【技术实现步骤摘要】
一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水体富营养化防治领域，涉及水生植物化感及微生物抑藻物质协同控藻的技术，具体涉及一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释球及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]当前水体富营养化主要的生态控制方法为在水体构建水生植物生态系统，一方面，利用水生植物与藻类竞争光及营养物质，降低藻类生物量；另一方面，水生植物同时释放化感物质抑制藻类的过度生长
。
水生植物生态系统构建方法目前已经在较多水体富营养化防治及生态修复领域进行了实践，并取得了良好工程应用效果
。
但是，水生植物构建方法在富营养化防治过程中受到自然因素干扰较多，难免存在局限性，如温度
、
水深
、
水体底质的影响，且因水生植物的生长周期较长，种植植物至稳定生长发挥抑藻作用较为缓慢，对于已经发生富营养化的水体，进行水生植物栽植抑藻的成效相对较慢，故通过模拟水生植物化感作用，研发一种生态友好型抑藻方法，可弥补水生植物栽植受限于环境因素及效果缓慢的不足
。
植物分泌化感物质是植物生存竞争的方式之一，具体为植物生长代谢过程中分泌化学物质影响其他植物的生存
。
水生植物分泌的化感物质可以通过破坏藻类的细胞膜
、
细胞壁
、
补光系统及抑制藻细胞蛋白质合成等方式进行抑藻
。
化感物质作为水生植物的次生代谢物质，具有生物相容好且可生物降解的特点
。
然而植物化感物质具有化学结构简单且不稳定的特点，以往工程实践中，直接投放化感物质往往成效较差，表现为局部化感物质浓度高且抑藻时效较短的弊端
。
自然界中水生植物通过多次低剂量的持续释放化感物质达到抑藻作用，故模拟自然界低浓度缓释的作用方式，可有效稳定化感物质的性质及释放浓度同时延缓化感物质释放时间，成为提升富营养化的抑藻效果的关键
。
[0003]水体生态系统中微生物能够在富营养化水体的防治过程中发挥重要作用，微生物可以通过其同化和异化过程促进氮磷营养物质的分解和利用
。
水体浮游植物的暴发增殖不仅受到水生植物及微生物的影响，同时还与水体温度密切相关，总体而言，富营养化发生的季节多集中在夏秋季节，在春季温度升高时，浮游植物生物量不断增加，在夏秋季节达到峰值
。
因此，如何实现水生植物化感及微生物抑藻物质协同控藻，同时能够根据季节温度变化灵活调节的控藻技术，对水体富营养化防治具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用乳化交联法来制备得到了温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释球
。
该方法制得的缓释微球具有结构紧密载药量高的优点
。
具体为使用聚阴离子高分子化合物海藻酸钠，其侧链结构中含有游离羧基，与钙离子交联形成空间网状结构的海藻酸钙微球，随后与聚阳离子高分子壳聚糖混合，其侧链中含有游离氨基，通过正负电荷相互吸引形成聚电解质复合物
。
且制备过程采用多层载药包覆方法，可实现系统一次投药低剂量缓慢释放的效果
。
[0005]本专利技术可以实现春末夏初时节水生植物化感物质及微生物抑藻物质低剂量持续有效协同释放，并持续进行微生物群落调控及氮磷营养盐削减，本专利技术解决了水生植物栽植受外界环境限制较多及单独使用化感物质效果单一
、
效率差的问题
。
[0006]具体的，本专利技术首先提供一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释微球的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0007](1)
制备海藻酸钙核心微球
[0008]将聚羟基烷酸酯
、
海藻酸钠混合溶液
A
混合均匀，将得到的聚羟基烷酸酯
‑
海藻酸钠混合液滴加至氯化钙交联剂中，滴毕继续搅拌，随后加入正戊醇，继续搅拌一段时间，之后在氯化钙交联剂静置固化，固液分离
、
洗涤，即可得到含有聚羟基烷酸酯的海藻酸钙核心微球；
[0009]其中，所述海藻酸钠混合溶液
A
为海藻酸钠溶液和白云石的混合溶液，其中，海藻酸钠溶液的浓度为
20
‑
25g/L
，海藻酸钠混合溶液
A
的粘度为
20
‑
30mPa
·
s
，
pH
为
4.5
‑
6.0
；
[0010](2)
制备微球包覆层第一层
[0011]取2‑
甲基乙酰乙酸乙酯溶液与壳聚糖醋酸溶液混匀，搅拌的同时加入步骤
(1)
制备得到的海藻酸钙核心微球，搅拌一定时间后，洗涤制备得海藻酸钙
‑
壳聚糖微球；
[0012](3)
制备微球包覆层第二层
[0013]将对羟基苯甲酸溶液与海藻酸钠溶液
B
混合均匀，在搅拌下加入步骤
(2)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖微球，搅拌一定时间后，洗涤，制备得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球；
[0014]其中，所述海藻酸钠溶液
B
为浓度为
10
‑
15mg/L
的海藻酸钠溶液；
[0015](4)
制备微球包覆层第三层
[0016]将焦性没食子酸溶液和壳聚糖溶液混合，在搅拌过程中加入步骤
(3)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球，搅拌一定时间后，洗涤，制备得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖微球；
[0017](5)
制备微球温敏表面控制层
[0018]将温敏组分
PNIPAM
和疏水性单体丙烯酸乙酯溶于水中制成
PNIPAM
‑
EA
混合溶液，取
β
‑
紫罗酮溶液与海藻酸钠溶液
B
混合均匀，随后将两种混合溶液混合，在搅拌的情况下将步骤
(4)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖微球加入到上述混合溶液中，搅拌一定时间，洗涤
、
干燥得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球
。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤
(1)
中，所述聚羟基烷酸酯
(PHAs)
包含了聚羟基丁酸
[PHB]、
羟基丁酸与羟基戊酸共聚物<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种温敏化感物质和微生物协同控藻的缓释微球的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)
制备海藻酸钙核心微球将聚羟基烷酸酯
、
海藻酸钠混合溶液
A
混合均匀，将得到的聚羟基烷酸酯
‑
海藻酸钠混合液滴加至氯化钙交联剂中，滴毕继续搅拌，随后加入正戊醇，继续搅拌一段时间，之后在氯化钙交联剂静置固化，固液分离
、
洗涤，即可得到含有聚羟基烷酸酯的海藻酸钙核心微球；其中，所述海藻酸钠混合溶液
A
为海藻酸钠溶液和白云石的混合溶液，其中，海藻酸钠溶液的浓度为
20
‑
25g/L
，海藻酸钠混合溶液
A
的粘度为
20
‑
30mPa
·
s
，
pH
为
4.5
‑
6.0
；
(2)
制备微球包覆层第一层取2‑
甲基乙酰乙酸乙酯溶液与壳聚糖醋酸溶液混匀，搅拌的同时加入步骤
(1)
制备得到的海藻酸钙核心微球，搅拌一定时间后，洗涤制备得海藻酸钙
‑
壳聚糖微球；
(3)
制备微球包覆层第二层将对羟基苯甲酸溶液与海藻酸钠溶液
B
混合均匀，在搅拌下加入步骤
(2)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖微球，搅拌一定时间后，洗涤，制备得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球；其中，所述海藻酸钠溶液
B
为浓度为
10
‑
15mg/L
的海藻酸钠溶液；
(4)
制备微球包覆层第三层将焦性没食子酸溶液和壳聚糖溶液混合，在搅拌过程中加入步骤
(3)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球，搅拌一定时间后，洗涤，制备得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖微球；
(5)
制备微球温敏表面控制层将温敏组分
PNIPAM
和疏水性单体丙烯酸乙酯溶于水中制成
PNIPAM
‑
EA
混合溶液，取
β
‑
紫罗酮溶液与海藻酸钠溶液
B
混合均匀，随后将两种混合溶液混合，在搅拌的情况下将步骤
(4)
得到的海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖微球加入到上述混合溶液中，搅拌一定时间，洗涤
、
干燥得到海藻酸钙
‑
壳聚糖
‑
海藻酸
‑
壳聚糖
‑
海藻酸微球
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述聚羟基烷酸酯包含了聚羟基丁酸
、
羟基丁酸与羟基戊酸共聚物
、
羟基丁酸与羟基己酸共聚物中的一种或几种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述聚羟基烷酸酯和海藻酸钠混合溶液
A
的质量体积比为
1:40
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：成水平，刘书敏，柴晓利，向东方，陆斌，余少乐，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：