高效納米水質改良劑及其製備方法
2023-09-22 16:23:35 2
專利名稱：高效納米水質改良劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高效納米水質改良劑及其製備方法。
背景技術：
我國是水產養殖大國，目前我國水產養殖主要靠施肥或投餌獲得儘可能多的魚產品，生產中產生的殘餌、殘骸、魚體排洩物以及施放的化肥、藥物等汙染了養殖水體。尤其是隨著養殖方式向集約化轉化，養殖密度和投餌量大大增加，從而導致養殖水域汙染的加劇。另一方面，大量飽含有機質與各種營養鹽的工農業廢水與生活汙水排放到養殖水體中，造成整個大環境水質惡化，水體嚴重富營養化，水體中懸浮物增多，N，P含量增加，溶氧量下降。水質惡化產生了以下2方面的直接危害(1)使水產養殖病害頻繁發生(據報導魚類養殖中出現的病害已達200多種)，給水產養殖業造成了巨大的經濟損失；(2)水體富營養化，已成為目前水產品失掉鮮味而有土腥味的主要原因；海水富營養化是赤潮發生的物質基礎和必要條件，富營養化的養殖汙水向海洋過量排放也是我國成為赤潮多發國家的原因之一，控制養殖水體的富營養化是預防赤潮的根本措施之一。總之，養殖水體的改良，不但是健康養殖的需要，也是保護生態環境的需要，水產養殖的水質問題已成為我國水產養殖業普遍關注的焦點問題。
現有的水質改良劑主要有化學藥品和生物製劑兩大類。雖然這兩類物質在水質改良中有積極效果，但仍存在不少缺陷。如化學藥品水質改良劑有藥物投放量大，有效利用率低、容易帶來二次汙染、運行費用高、效果不穩定等缺點；而生物製劑則存在見效較慢，使用受時間、氣候、水質等環境等因素限制的問題。以上問題亟待解決。
發明內容
本發明的目的是提供一種高效納米水質改良劑及其製備方法。
一種高效納米水質改良劑原料重量組成比例是鐵改性蒙脫石 2-4份，沸石 2-6份，聚合硫酸鐵粉末2-6份，三氯化鐵粉末 2-6份，
硫酸鋁粉末0.5-1份。
其中鐵改性的蒙脫石製備方法如下1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12～24小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降20～30小時，提取15cm深度以上懸浮液，用離心、乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成50～150g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2-0.3mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝4～7；③靜置20～30小時後離心、烘乾；3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為0.5～1mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在60～80℃；反應終止pH為4～5。
③反應結束後繼續攪拌2～4小時，然後在25～30℃溫度陳化5～7天(或60～70℃陳化2～3天)即得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石∶鐵改性液＝100g∶100～300ml；反應溫度為25～30℃，滴完改性液繼續攪拌2～3小時，然後在室溫下陳化3～4天；②將混合液4000～5000轉離心5～10分鐘，棄去上清液，在80～90℃溫度下乾燥20～25小時，便得到鐵改性蒙脫石。
另一種高效納米水質改良劑原料重量組成比例是鐵改性的蒙脫石 2-5份，沸石粉 2-4份，聚合硫酸鐵粉末 1-6份，聚二甲基二烯丙基氯化銨 0.5-1份，三氯化鐵粉末1-5份其中鐵改性的蒙脫石製備方法如下1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12～24小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降20～30小時，提取15cm深度以上懸浮液，用離心、乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成50～150g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2-0.3mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝4～7；③靜置20～30小時後離心、烘乾；3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為0.5～1mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在60～80℃；反應終止pH為4～5。
③反應結束後繼續攪拌2～4小時，然後在25～30℃溫度陳化5～7天(或60～70℃陳化2～3天)即得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石∶鐵改性液＝100g∶100～300ml；反應溫度為25～30℃，滴完改性液繼續攪拌2～3小時，然後在室溫下陳化3～4天；②將混合液4000～5000轉離心5～10分鐘，棄去上清液，在80～90℃溫度下乾燥20～25小時，便得到鐵改性蒙脫石。
將沸石、聚合硫酸鐵、三氯化鐵和硫酸鋁分別經超微粉碎至過300目篩，然後將4種原料與鐵改性蒙脫石按相應重量比例投入雙螺旋攪拌器中混合2-3小時，即得上述第一種水質改良劑。本發明第二種水質改良劑的製取過程是，將原料沸石、聚合硫酸鐵、三氯化鐵粉末分別經超微粉碎至至過300目篩，然後將2者與鐵改性蒙脫石和聚二甲基二烯丙基氯化銨按相應重量比例投入雙螺旋攪拌器中混合2-3小時即得。上述聚合硫酸鐵、三氯化鐵、沸石、硫酸鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨均為市售原料。本發明所述水質改良劑為粉劑，實際使用時在養殖水體中潑灑即可。
本發明將天然納米材料蒙脫石經過鐵改性後用於藥劑中，蒙脫石經過鐵改性後，增強了對水中陰離子(如NO3-、NO2-、PO43-)的吸附，抑制P等營養鹽從底泥中溶出並可降低底層有機物耗氧，鐵改性蒙脫石還對水體中的藻類有較好的吸附、沉澱能力，可抑制藻類的過量生長。沸石可吸附水中的氨氮並儲存從底質中再生的營養鹽。
由於蒙脫石的納米效應，其比表面積大，表面能高，可極大地提高整個水質改良劑的活性。使其在水處理中的反應速度加快，反應非常充分，從而導致藥劑利用率高、相對用藥量大大降低；與所述其它組分的配合使用，使藥劑對水產養殖水體的改良的性能顯著增強；根據具體情況，適當調整藥劑組分的比例，可處理不同汙染物程度的水體。
因此本發明為高效納米水產養殖水質改良劑，同現有方法相比較其特點有藥物投放量小，1畝水深1.5米的水池，用藥為6kg-60kg，可明顯降低水中氨氮、亞硝酸鹽氮、可溶性總磷、H2S、COD，增加水體的透明度，並可在較長時間內使水質保持穩定，改良效果好。當水質變化較大時，通過適當的調整用藥配方，仍可使水質指標達到標準；適應範圍廣，尤其在pH值變化大的情況下均能應用。
其中鐵改性蒙脫石製備方法為1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12～24小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降20～30小時，提取15cm深度以上懸浮液，用離心乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成100g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝6；③靜置30小時後離心、烘乾；3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為1mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在70℃；反應終止pH為5。
③反應結束後繼續攪拌4小時，然後在25～30℃溫度陳化7天，得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下
①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石∶鐵改性液＝100g∶200ml；反應溫度為30℃，滴完改性液繼續攪拌3小時，然後在室溫下陳化4天；②將混合液4000～5000轉離心5分鐘，棄去上清液，在90℃溫度下乾燥20小時，便得到鐵改性蒙脫石。
2高效納米水產養殖水質改良劑的應用在12個2m×1m×1m的玻璃水族箱分別放入從同一口精養蝦池取的水，水質中氨氮含量為1.364mg/L，亞硝酸鹽氮含量為1.325mg/L，H2S含量為4.3×10-3mg/L，COD10.48mg/L，可溶性總磷含量為1.54mg/L。玻璃水族箱分為對照組和實驗組2組，每組6個水箱。將上述水質改良劑按水質改良劑∶水＝1∶25000(重量比)的比例分別加入實驗組的每個水箱，水質改良劑加入2天後分別檢測實驗組和對照組的水質。水質各指標平均值的變化如下實驗組氨氮含量為0.88mg/L，亞硝酸鹽氮含量為0.733mg/L，H2S含量為1.3×10-3mg/L，COD7.53mg/L，可溶性總磷含量為0.961mg/L。而對照組氨氮含量為1.482mg/L，亞硝酸鹽氮含量為0.817mg/L，H2S含量為3.7×10-3mg/L，COD9.85mg/L，可溶性總磷含量為0.874mg/L。因此水質改良劑有明顯降低水中汙染物質含量的效果。
其中鐵改性蒙脫石製備方法為1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降30小時，提取15cm深度以上懸浮液，離心、乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成50g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝6；③靜置30小時後離心、烘乾；
3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為0.5mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在80℃；反應終止pH為5。
③反應結束後繼續攪拌2小時，然後在60℃陳化3天即得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石∶鐵改性液＝100g∶100ml；反應溫度為25℃，滴完改性液繼續攪拌2小時，然後在室溫下陳化3天；②將混合液4000轉離心10分鐘，棄去上清液，在80℃溫度下乾燥20小時，便得到鐵改性蒙脫石。
2高效納米水產養殖水質改良劑的應用在12個2m×1m×1m的玻璃水族箱分別放入從同一甲魚養殖池塘取水，水質中氨氮含量為0.785mg/L，亞硝酸鹽氮含量為1.033mg/L，H2S含量為3.8×10-3mg/L，COD12.54mg/L，可溶性總磷含量為1.04mg/L。玻璃水族箱分為對照組和實驗組2組，每組6個水箱。將上述水質改良劑按水質改良劑∶水＝1∶50000(重量比)的比例分別加入實驗組的每個水箱，水質改良劑加入2天後分別檢測實驗組和對照組的水質。水質各指標平均值的變化如下實驗組氨氮含量為0.435mg/L，亞硝酸鹽氮含量為0.697mg/L，H2S含量為1.6×10-3mg/L，COD8.53mg/L，可溶性總磷含量為0.638mg/L。而對照組氨氮含量為0.742mg/L，亞硝酸鹽氮含量為1.153mg/L，H2S含量為2.5×10-3mg/L，COD11.97mg/L，可溶性總磷含量為0.931mg/L。因此水質改良劑有明顯降低水中汙染物質含量的效果。
權利要求
1.一種高效納米水質改良劑，其特徵是，它的原料重量組成比例是鐵改性蒙脫石 2-4份，沸石 2-6份，聚合硫酸鐵粉末 2-6份，三氯化鐵粉末 2-6份，硫酸鋁粉末 0.5-1份。
2..根據權利要求1所述的一種高效納米水質改良劑，其特徵在於所說的鐵改性蒙脫石的製備方法如下1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12～24小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降20～30小時，提取15cm深度以上懸浮液，離心、乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成50～150g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2～0.3mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝4～7；③靜置20～30小時後離心、烘乾；3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為0.5～1mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在60～80℃；反應終止pH為4～5。③反應結束後繼續攪拌2～4小時，然後在25～30℃溫度陳化5～7天(或60～70℃陳化2～3天)即得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石鐵改性液＝100g；100～300ml；反應溫度為25～30℃，滴完改性液繼續攪拌2～3小時，然後在室溫下陳化3～4天；②將混合液4000～5000轉離心5～10分鐘，棄去上清液，在80～90℃溫度下乾燥20～25小時，便得到鐵改性蒙脫石。
3.一種高效納米水質改良劑，其特徵是，它原料的重量組成比例是鐵改性蒙脫石2-5份，沸石粉 2-4份聚合硫酸鐵粉末 1-6份，聚二甲基二烯丙基氯化銨 0.5-1份；三氯化鐵粉末1-5份。
4.根據權利要求3所述的一種高效納米水質改良劑，其特徵在於所說的鐵改性蒙脫石的製備方法如下1)將蒙脫石加蒸餾水浸泡12～24小時，使其在水中分散製成懸浮液。過200～400目篩後，靜置，使其沉降20～30小時，提取15cm深度以上懸浮液，離心乾燥後得到粒度小於1μm蒙脫石；2)鈣基蒙脫石的鈉化(鈉基蒙脫石則省去此步)，鈉化方法如下①將鈣基蒙脫石加蒸餾水配成50～150g/L濃度的懸浮液，加入NaCl(或Na3PO4、Na2CO3、矽酸鈉、六偏可溶性總磷酸鈉、焦可溶性總磷酸鈉)，使鈉離子終濃度達到0.2-0.3mol/L；②用NaHCO3或HCl調pH＝4～7；③靜置20～30小時後離心、烘乾；3)製備FeCl3改性液，方法如下①先配製濃度為0.5～1mol/L的FeCl3水溶液②在不斷攪拌的情況下，將0.5mol/L的NaOH滴入FeCl3水溶液中至OH-/Fe3+＝2.85～3，將反應溫度控制在60～80℃；反應終止pH為4～5。③反應結束後繼續攪拌2～4小時，然後在25～30℃溫度陳化5～7天(或60～70℃陳化2～3天)即得鐵改性液；4)蒙脫石改性，方法如下①將鐵改性液在不斷攪拌下加入鈉基蒙脫石，加入比例為鈉基蒙脫石∶鐵改性液＝100g∶100～300ml；反應溫度為25～30℃，滴完改性液繼續攪拌2～3小時，然後在室溫下陳化3～4天；②將混合液4000～5000轉離心5～10分鐘，棄去上清液，在80～90℃溫度下乾燥20～25小時，便得到鐵改性蒙脫石。
全文摘要
本發明公開了一種高效納米水質改良劑及其製備方法。本發明的一種組分重量比為:鐵改性的蒙脫石2－4份,沸石粉2－6份,聚合硫酸鐵粉末2－6份,三氯化鐵粉末2－6份,硫酸鋁粉末0.5－1份;另一組分重量比為:鐵改性的蒙脫石2－5份,沸石粉2－4份,聚合硫酸鐵粉末1－6份,聚二甲基二烯丙基氯化銨0.5－1份,三氯化鐵粉末1－5份。本發明具有設備投資少,流程短、藥物投放量小,使用成本低、水質改良效果好且穩定的特點。
文檔編號C02F1/28GK1381403SQ02111099
公開日2002年11月27日 申請日期2002年3月18日 優先權日2002年3月18日
發明者許梓榮, 鄧嶽松, 夏枚生, 胡彩虹 申請人:浙江大學