孙晓霞[1]2001年在《粘土矿物及无机絮凝剂对有害赤潮的治理研究》文中研究指明有害赤潮作为一种全球性的海洋灾害，给海洋环境、水产养殖业和人类健康造成巨大危害，研究赤潮的发生规律，探索新的、经济有效的赤潮防治方法具有重要的科学意义和应用前景。本文针对中国沿海常见赤潮生物种，研究了粘土矿物对赤潮生物基本生理指标的影响，进一步探讨了粘土矿物的控制赤潮机制；并针对粘土矿物去除效率不高的特点，制备出具有较高絮凝效率的改性粘土；此外，本文还首次将无机高分子絮凝剂MMH（混合金属氢氧化物正电胶体）和PSMS（聚硅酸金属盐）用于赤潮治理研究中，并探索了上述赤潮防治剂的环境生态效应，主要成果与内容有：1．粘土矿物的筛选 采集国内外近30种粘土矿物，分别考察了它 们对中国沿海常见赤潮生物种赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo） 和塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）的去除效果。结果表 明，不同粘土矿物对赤潮生物的絮凝能力有显着差别，实验筛选出 去除效果较好的几种粘土，分别为来自美国的Chemically treated kaolin、WHOI土、江苏吴县高岭土及苏州特号土等。通过絮凝实 验得到上述几种粘土矿物对两种赤潮生物的絮凝曲线，发现不同粘 土矿物对赤潮生物的最大去除率及达到最大去除率所需的粘土浓 度有较大差别，同一粘土矿物对不同赤潮生物的去除效果也不相 同。塔玛亚历山大藻较赤潮异弯藻更易被粘土矿物去除。2．粘土矿物对赤潮生物的生理效应 研究了高岭土对赤潮异弯藻 和塔玛亚历山大藻生长繁殖、叶绿素a含量、光合作用以及呼吸作 用的影响。结果表明，高岭土对赤潮生物生长、叶绿素a含量及光 合作用均有抑制作用，表现为随粘土浓度的增加及作用时间的延 长，抑制作用增强，并认为这可能与粘土的加入导致光照效应降低 孙晓霞 摘 要 博士学位论义 及藻类生长的营养环境改变有关。实验同时发现高岭土对不同赤潮 生物的抑制程度不同，塔玛亚历山大藻上述各项生理指标比赤潮异 弯藻更易受粘土影响。 3．无机絮凝剂的制备及絮凝作用研究 主要考察了无机高分子絮 凝剂MMH及PSMS（聚硅酸金属盐），包括聚硅酸氯化铝oSAC） 和聚硅酸硫酸铝①SAS）的合成及对赤潮生物的絮凝作用。在 MMH 的合成过程中，考察了镁铝摩尔比及制备温度对MMH絮凝赤潮异 弯藻的影响，认为镁铝摩尔比为2的条件下制备的MMH具有较好 的絮凝和沉降性能，其絮凝赤潮异弯藻的最佳用量为1．smmolAI几。 在PSAS的合成中采用叁因子叁水平的正交试验设计，得出PSAS 的最佳制备条件为：SIO。浓度d％，AI～，pH＝4。絮凝实验 结果表明，PSAS对赤潮生物的絮凝效果优于传统絮凝剂AS（硫 酸铝人同时，PSAS对不同赤潮生物的絮凝效果也不同，认为这主 要与不同赤潮生物的形态结构、运动性及胞外分泌物有关。 4．粘土矿物表面改性及机理研究 为提高粘土矿物去除赤潮生物 的效率，分别用插入法和表面吸附法制备改性粘土。实验得出插入 法的最佳制备条件为：制备温度 70 oC，镁离子浓度 Zmol／L；表面 吸附法中粘土和MMH（混合金属氢氧化物胶体）的适宜配比为： 粘土／MMH10。改性后粘土去除赤潮异弯藻的效率较改性前提高 2上倍。相关分析表明，改性粘土去除赤潮生物的效率与改性后表 面电位呈正相关，两种情况下RZ均大于0巴说明表面电位是影响 粘土矿物去除赤潮生物的一个重要因素。 5．删治理的腿挪实验及环境生态效应 在1999年夏季胶州 湾中肋骨条藻（Sheletonema costatUm）赤潮的发生现场进行了改性 粘土及PSAS对藻类去除率、悬浮物、DO、COD、pH等指标的影 且且 q 孙晓霞 摘 要 博士学位论又 响研究。结果表明，改性粘土及PSAS对现场中肋骨条藻有较高的 去除率，l叭的改性高岭土和改性蒙脱土对中肋骨条藻的去除率分 别可达刀％和93％，lml／L的PSAS去除率达90％以上。DO的含 量轻微下降，不致影响其他生物的生长，COD下降幅度较大，达 50－80％。6．既防治剂对中国对虾的毒性研究 进行了粘土、次氯酸钙、氯 化铝和氯化铁对中国对虾的毒性试验，结果表明，lgh的高岭上对 对虾基本无毒性；次氯酸钙在?
晏全香[2]2009年在《改性层状硅酸盐矿物/微生物复合新型絮凝材料研究》文中研究表明我国湖泊和水库的富营养化程度已经相当严重,蓝藻水华暴发的面积、频度和强度及藻毒素的产生都呈现迅猛的增加趋势。铜绿微囊藻是我国富营养化水体中的主要水华蓝藻藻种,在富营养化水体中容易导致水华的暴发。絮凝去除藻类和富营养物质是处理水华的有效方法,但目前常用的传统絮凝剂聚合叁氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等在水处理中均易产生二次污染,PAC水解后产生的铝离子通过饮用水进入人体会导致贫血、脱发和大脑痴呆等多种疾病,PAM水解后产生的丙烯酸和有机胺等有机污染物同样危害人体健康。因此,如何研制一种二次污染小、絮凝效果好的新型环保型水处理絮凝剂是当前水处理领域急待解决的重要课题。本文以资源丰富的层状硅酸盐粘土矿物及各种改性剂为主要原料,制备改性粘土絮凝材料,研究改性粘土对水华优势藻种铜绿微囊藻及富营养水体污染物质的絮凝去除效果,并进行了改性层状硅酸盐矿物/微生物复合新型絮凝材料试验,以及水环境中藻类及富营养物质的吸附絮凝行为与机理研究。本试验取得了较传统絮凝剂更加环保、价廉、高效的应用效果,主要研究内容和成果包括:1、采用新的制备工艺,将天然粘土制备成改性粘土絮凝材料,进行铜绿微囊藻絮凝效果对比试验。各种改性粘土投加量为50mg/L时,对于吸光度A_(68nm)=0.100的藻悬液,絮凝沉降4h后铜绿微囊藻的去除率比较:经过各种改性后,除藻能力提高,基本都可以除藻80%以上。改性剂聚硅酸铁改性粘土絮凝铜绿微囊藻效果优于聚硅酸铝、壳聚糖和聚丙烯酰胺改性粘土,其混凝能力强、絮体紧密、颗粒沉降速度快,除藻率都达90%以上,其中改性粘土矿物中累托石、海泡石、凹凸棒石除藻能力较强。因聚硅酸铁改性累托石絮体沉降体积较小,沉降时间短,沉降速度快。实验选择改性粘土累托石,改性材料聚硅酸铁,改性剂与粘土用量配比1:10,聚硅酸铁改性累托石投加量为50 mg/L左右,240min后,藻去除率达到95%以上,浊度由55.0NTU降到3.1 NTU,去除率达94.4%,絮凝效果显着。2、通过研究制备改性粘土的影响因素:矿浆浓度、改性剂与粘土配比、酸化pH值、聚硅酸熟化时间、Si/Fe摩尔比、老化时间、投药量等对铜绿微囊藻絮凝效果的影响,本试验确定试验条件为累托石矿浆浓度10%,pH为2,改性剂与累托石质量配比为1:10,聚硅酸熟化45min,硅铁摩尔比约为Si/Fe≈0.4,反应老化90min。充分反应后离心脱水形成改性泥备用,投加量在10mg/L左右,即可达到除藻率89.0%,浊度去除率90.4%。3、微生物制剂除藻试验,分别从除藻时间、微生物用量及对藻毒素的去除上进行研究,对比改性粘土,微生物处理所需时间较长、沉降效果较差,投加量5mg/L以上,10天后除藻率可达90%。微生物处理几乎不产生底泥,可分解藻类,将其与改性累托石复配使用,可减少底泥,去除水华危害。复合絮凝材料投加,先加微生物活化液,再添加改性粘土,即方案2效果较好,除藻率89.3%,除浊率90.8%。改性粘土和枯草芽孢杆菌活化液都对微囊藻毒素MC—LR有明显的去除作用。4、改性粘土复合微生物在富营养水体中应用研究,随着各种絮凝剂投加量的增加,处理汉江水、南湖水、生活污水的COD、TN、TP的去除率都随之增加,微生物与改性累托石复合絮凝剂效果明显较好,改性累托石处理汉江水效果也较传统絮凝剂PAC要好。处理后水体达到水质标准要求。经叁种絮凝剂处理后,改性累托石和复合絮凝材料对自来水中铁离子有一定去除作用,PAC对于水样中的铁含量基本没有去除作用。投加量20mg/L时,改性累托石处理残余铁效果较好;投加量35mg/L时复合絮凝剂处理效果较好;投加量继续增加后,铁含量变化不大。由此可以看出,聚硅酸铁改性累托石及其复合材料在水溶液中溶出铁离子现象不明显,并且有一定继续吸附铁离子的能力,不会造成水体二次污染。5、重复利用研究中,煅烧除去吸附的挥发有机质后,二次使用改性累托石材料,除藻率、除浊率有所下降,投加量在50mg/L时,仍有除藻率89.2%、除浊率74.2%。叁次使用改性累托石材料,除藻率80.1%、除浊率65.1%。因此,微生物降解后,改性累托石材料对水华优势藻种铜绿微囊藻,还是具有较好的去除效果,可以进行重复使用。处理效果相同的情况下,改性累托石复合微生物絮凝材料,处理水样单位成本较低,具有明显优势。6、复合絮凝材料处理水华主要是两个方面作用协同的效果,改性粘土迅速絮凝沉降水华藻类及其它悬浮物,微生物去除富营养物质和藻毒素。改性粘土絮凝剂在絮凝过程中主要是通过双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥和沉淀物网捕等四种絮凝机理来对水中微粒或胶粒进行凝聚、聚沉;枯草芽孢杆菌主要通过微生物营养竞争、反硝化作用和聚磷作用进行脱氮降磷,快速分解水体中的有机质,分泌生物酶,降解藻毒素。因此,改性粘土矿物与微生物协同作用,粘土吸附架桥作用、聚硅铁电中和作用,聚合大分子与粘土共同网捕作用,最终脱稳沉降,不仅可使藻细胞和其它悬浮颗粒发生聚团絮凝沉降,另外微生物去除水体中富营养物质N、P、COD、以及藻毒素Microcystin等,较好的解决水体富营养问题。
参考文献：
[1]. 粘土矿物及无机絮凝剂对有害赤潮的治理研究[D]. 孙晓霞. 中国科学院海洋研究所. 2001
[2]. 改性层状硅酸盐矿物/微生物复合新型絮凝材料研究[D]. 晏全香. 武汉理工大学. 2009
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