CN109258540B - 一种人工鱼礁材料及其制备鱼礁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人工鱼礁技术领域，尤其是一种人工鱼礁材料及其制备鱼礁的方法，采用聚乙烯、纤维素‑氨基硫脲、膨润土、伊利石粉、偶联剂KH‑550、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷为原料制备成人工鱼礁，具有质量小、成本低、强度高、耐腐蚀、环保的特点，使用寿命长，能够有效的吸附重金属离子和其他有害物质，保证了鱼类、贝类和虾类的生长环境。
Description
技术领域
本发明属于人工鱼礁技术领域，尤其是一种人工鱼礁材料及其制备鱼礁的方法。
背景技术
人工鱼礁是人们在海洋及淡水河流中经过科学选点而设置的构造物，旨在改善流域生态环境，为鱼类等水生生物的聚集、索饵、繁殖、生长、避敌提供必要的、安全的栖息场所，以达到保护、增殖渔业资源和提高渔获量的目的；人工鱼礁表面附着有很多微生物，生长有大量的藻类，它可以作为鱼类等逃避敌害生物的隐蔽场所，也可以提供丰富的饵料和良好的生长、繁殖环境，同时，它可以改变海洋及河流的流向和流速，使其产生上升的涡流和背涡流等，从而使营养盐类扩散，促进底部丰富的营养物质随着水流传送到水体的各层中，从而使营养物质的分布得到显著改善。
目前，现有的人工鱼礁类型有很多，如混凝土人工鱼礁，具有较为坚固的特点，可根据需求制成不同的形状，为用途最为广泛的人工鱼礁之一，但由于在该混凝土中所采用的普通硅酸盐水泥pH值高，不利于藻类附着和生长，且其碳排放量高；海洋中盐类侵蚀和生物腐蚀，导致混凝土膨胀劣化和钢筋腐蚀，使得钢筋混凝土人工鱼礁寿命降低，而且需要消耗大量的水泥、砂、石等材料，因此成本较高；再如钢制人工鱼礁，通过在工厂制备好部件后，运输至码头，再进行现场组装与投放，成本较高，不易普及推广；再如竹制或木制鱼礁，其抗风浪性差，容易被腐蚀，因此这种鱼礁很少使用；再如废弃物人工鱼礁，其主要采用废旧轮胎、废旧轮胎、废旧船体等堆放形成，具有成本低的特点，但是废弃物中含有许多有害物质，容易造成环境污染。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种人工鱼礁材料及其制备鱼礁的方法。
具体通过以下方式实现
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯80～120份、纤维素-氨基硫脲35～55份、膨润土20～30份、伊利石粉35～55份、偶联剂KH-550 3～5份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1～2份。
优选地，所述原料以重量份计为：聚乙烯115份、纤维素-氨基硫脲45份、膨润土25份、伊利石粉50份、偶联剂KH-550 4份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1.5份。
所述的纤维素-氨基硫脲是采用戊二醛化学交联氨基硫脲并与竹浆纤维素进行反应，制备出的纤维素-氨基硫脲吸附材料，具体可详见文献《纤维素-氨基硫脲吸附材料的制备及其性能评价》谈学松；范志磊；张勇，浙江理工大学学报(自然科学版)。
所述原料中还包括有花生壳和香蕉皮，所述花生壳经干燥、粉碎后，过200～300目筛，于真空度为200～300Pa，温度为800～900℃条件下处理30～60min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过200～300目筛，于真空度为150～250Pa，温度为800～900℃条件下处理30～60min，冷却后即可。
所述花生壳为15～25份、香蕉皮5～10份。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于400～600℃条件下处理20～30min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在200～300r/min条件下搅拌3～5min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在50～60℃条件下恒温搅拌20～30min，冷却至常温后与上述预混料混合，在200～300r/min条件下搅拌3～5min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述的花生壳和香蕉皮与步骤(2)混合料混合均匀后再浇灌至鱼礁模具中。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为100～200目。
所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
有益效果
本发明鱼礁质量较小，因此便于运输和组装，灵活性高，有效的降低运输和人工成本；本发明鱼礁材料对环境友好，对水体中的动、植物无任何危害，是一种新型的生态环保材料；本发明鱼礁具有强度高、抗腐蚀的特点，从而延长使用寿命，降低成本；本发明鱼礁为可拆卸式，进而缩短安装和回收时间，提高效率，降低安装成本；本发明鱼礁模具在不使用时，可以将下模具通过转轴旋转，扣接在上模具上，便于放置。
本发明采用高温对伊利石粉和膨润土进行处理，使其物理性质发生改变，再结合偶联剂KH-550的加入，使其结构的稳定性得到增强，再配合聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷的加入，使得制备的鱼礁吸附性能得到增强，能够有效的吸附重金属离子和其他有害物质，从而保证了鱼类、贝类和虾类的生长环境；
本发明鱼礁对水体中Cu、Cr、Hg、Mn金属离子的吸附效果极好，对Pb、Zn、Cd金属离子的吸附效果一般。
本发明通过对香蕉皮和花生壳进行高温碳化处理，使得香蕉皮和花生壳粉碎后的颗粒在高温条件下微观结构进行改变，使得制备的碳化颗粒吸附能力得到提高，尤其是加入到鱼礁制备过程中，能够进一步加强鱼礁的吸附性能，进而加强对Pb、Zn、Cd金属离子的吸附效果。
本发明人工鱼礁可适用于在山区修建大坝下游河流底层或中下层的鱼类，并且将本发明鱼礁投放入河流底层中，经过3个月观察周期，鱼礁未发生滑移，鱼礁表面未出现腐蚀或变形现象，因此本发明鱼礁具有良好的稳定性。
附图说明
图1为本发明鱼礁模具的结构图。
具体实施方式
下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯80kg、纤维素-氨基硫脲35kg、膨润土20kg、伊利石粉35kg、偶联剂KH-5503kg、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1kg。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于400℃条件下处理20min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在200r/min条件下搅拌3min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在50℃条件下恒温搅拌20min，冷却至常温后与上述预混料混合，在200r/min条件下搅拌3min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为100目。
如图1所示，所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
优选的，鱼礁模具在不使用时，可以将下模具2通过转轴2旋转，扣接在上模具1上，便于放置。
优选的，上模具1和下模具2可通过凸出与凹槽实现可拆卸连接；即使用鱼礁模具做出的鱼礁之间，可以通过拆卸来清洗、组装。
实施例2
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯120kg、纤维素-氨基硫脲55kg、膨润土30kg、伊利石粉55kg、偶联剂KH-5505kg、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷2kg。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于600℃条件下处理30min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在300r/min条件下搅拌5min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在60℃条件下恒温搅拌30min，冷却至常温后与上述预混料混合，在300r/min条件下搅拌5min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为200目。
所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
实施例3
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯90kg、纤维素-氨基硫脲45kg、膨润土22kg、伊利石粉38kg、偶联剂KH-5503kg、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1.5kg。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于450℃条件下处理20min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在300r/min条件下搅拌5min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在55℃条件下恒温搅拌30min，冷却至常温后与上述预混料混合，在240r/min条件下搅拌5min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为140目。
所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
实施例4
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯100kg、纤维素-氨基硫脲50kg、膨润土25kg、伊利石粉40kg、偶联剂KH-5503kg、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1kg。
所述原料中还包括有花生壳和香蕉皮，所述花生壳经干燥、粉碎后，过200目筛，于真空度为220Pa，温度为870℃条件下处理45min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过200目筛，于真空度为220Pa，温度为880℃条件下处理45min，冷却后即可。
所述花生壳为15kg、香蕉皮5kg。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于450℃条件下处理25min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在300r/min条件下搅拌5min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在52℃条件下恒温搅拌30min，冷却至常温后与上述预混料混合，在250r/min条件下搅拌3min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述的花生壳和香蕉皮与步骤(2)混合料混合均匀后再浇灌至鱼礁模具中。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为180目。
所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
实施例5
一种人工鱼礁材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯115kg、纤维素-氨基硫脲45kg、膨润土25kg、伊利石粉50kg、偶联剂KH-5504kg、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1.5kg。
所述原料中还包括有花生壳和香蕉皮，所述花生壳经干燥、粉碎后，过280目筛，于真空度为260Pa，温度为865℃条件下处理50min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过280目筛，于真空度为180Pa，温度为850℃条件下处理45min，冷却后即可。
所述花生壳为25kg、香蕉皮10kg。
上述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：
(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于550℃条件下处理30min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在300r/min条件下搅拌5min，冷却至常温，得预混料；
(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在55℃条件下恒温搅拌25min，冷却至常温后与上述预混料混合，在250r/min条件下搅拌3min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可。
所述的花生壳和香蕉皮与步骤(2)混合料混合均匀后再浇灌至鱼礁模具中。
所述伊利石粉和膨润土的粒径均为180目。
所述鱼礁模具包括上模具1和下模具2，所述上模具1通过转轴3与下模具2活动连接；所述上模具1为倒“凹”字形，下模具2为倒“凸”字形；所述上模具1的凹槽与下模具2的凸出大小相匹配；所述上模具1和下模具2上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料。
在某些实施例中，花生壳经干燥、粉碎后，过200目筛，于真空度为200Pa，温度为800℃条件下处理30min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过200目筛，于真空度为150Pa，温度为800℃条件下处理30min，冷却即得；
在某些实施例中，花生壳经干燥、粉碎后，过300目筛，于真空度为300Pa，温度为900℃条件下处理60min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过300目筛，于真空度为250Pa，温度为900℃条件下处理60min，冷却即得。
本发明人工鱼礁抗压强度检测：
将实施例1～实施例5方案制备的人工鱼礁浸泡到山区河中，测试时间为180d，并且定期取出进行抗压强度检测，测试结果如下表1：
表1
| 组别 | 30d | 60d | 90d | 120d | 150d | 180d |
| 实施例1 | 43.6 | 48.5 | 51.4 | 53.9 | 56.7 | 58.4 |
| 实施例2 | 41.8 | 46.8 | 49.2 | 51.9 | 54.5 | 56.9 |
| 实施例3 | 44.6 | 47.3 | 52.8 | 55.1 | 57.8 | 61.2 |
| 实施例4 | 43.1 | 46.3 | 50.2 | 53.4 | 55.6 | 59.9 |
| 实施例5 | 44.7 | 51.8 | 55.4 | 59.6 | 61.3 | 63.7 |
由表1中试验数据可知，本发明制备的鱼礁浸泡在河水中，抗压强度并未随着时间的延长而降低，而是成缓慢增加的趋势，因此，本发明鱼礁在河水中的稳定性和耐久性优异，使用寿命得到延长。
试验例2
试验采用含有Cu、Cr、Hg、Mn、Pb、Zn、Cd重金属离子的工厂污水，分别将其倒入5个小池中，每个小池倒入的污水体积相等，并对每个小池水体中Cu、Cr、Hg、Mn、Pb、Zn、Cd的含量进行检测，再向每个小池分别放入本发明实施例1～实施例5方案制备的人工鱼礁，浸泡30d后，再对每个小池水体中Cu、Cr、Hg、Mn、Pb、Zn、Cd的含量进行检测，通过前后重金属含量差异，计算水体中重金属含量减少百分率，结果如下表2；
表2
由表2中试验结果可知，本发明人工鱼礁能够有效的吸附水体中的重金属离子，其中以实施例5的人工鱼礁吸附性能最好。
试验例3
将本发明方案制备的鱼礁在六冲河流域洪家渡坝区下游的两个河段进行试验，分别对投礁前后的礁区生物种类数、总资源密度、种类丰富指数、多样性指数和均匀度进行统计，结果如下：
河段A，投放鱼礁后的礁区生物种类数、总资源密度、种类丰富指数、多样性指数和均匀度分别为投放鱼礁前的3.46倍、24.48倍、2.72倍、1.49倍、1.02倍。
河段B，投放鱼礁后的礁区生物种类数、总资源密度、种类丰富指数、多样性指数和均匀度分别为投放鱼礁前的2.74倍、28.67倍、2.31倍、1.54倍、1.03倍。
由此可见，通过投入本发明鱼礁后，河流礁区生物种类数、总资源密度、种类丰富指数、多样性指数和均匀度均提到不同程度的提升，群落得到优化。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。
Claims (4)
1.一种用于山区河流的人工鱼礁材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：聚乙烯80～120份、纤维素-氨基硫脲35～55份、膨润土20～30份、伊利石粉35～55份、偶联剂KH-5503～5份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1～2份、花生壳为15～25份、香蕉皮5～10份；
所述花生壳经干燥、粉碎后，过200～300目筛，于真空度为200～300Pa，温度为800～900℃条件下处理30～60min，冷却后即可；所述香蕉皮经干燥、粉碎后，过200～300目筛，于真空度为150～250Pa，温度为800～900℃条件下处理30～60min，冷却后即可；
所述人工鱼礁材料制备鱼礁的方法，包括以下步骤：(1)将伊利石粉和膨润土混合后，置于400～600℃条件下处理20～30min，待温度降至100℃以下时，加入偶联剂KH-550，在200～300r/min条件下搅拌3～5min，冷却至常温，得预混料；(2)将聚乙烯、纤维素-氨基硫脲、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷混合，在50～60℃条件下恒温搅拌20～30min，冷却至常温后与上述预混料混合，在200～300r/min条件下搅拌3～5min，得到混合料浇灌至鱼礁模具中成型即可；
所述鱼礁模具包括上模具(1)和下模具(2)，所述上模具(1)通过转轴(3)与下模具(2)活动连接；所述上模具(1)为倒“凹”字形，下模具(2)为倒“凸”字形；所述上模具(1)的凹槽与下模具(2)的凸出大小相匹配；所述上模具(1)和下模具(2)上均设有注入口，用于注入步骤(2)中的混合料；所示上模具(1)和下模具(2)可通过凸出与凹槽实现可拆卸连接。
2.如权利要求1所述用于山区河流的人工鱼礁材料，其特征在于，所述原料以重量份计为：聚乙烯115份、纤维素-氨基硫脲45份、膨润土25份、伊利石粉50份、偶联剂KH-5504份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷1.5份。
3.如权利要求1所述用于山区河流的人工鱼礁材料，其特征在于，所述花生壳和香蕉皮与步骤(2)混合料混合均匀后再浇灌至鱼礁模具中。
4.如权利要求1所述用于山区河流的人工鱼礁材料，其特征在于，所述伊利石粉和膨润土的粒径均为100～200目。
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