CN110127785A - 一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用。本发明提供了一种组合物，包括：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉。本发明提供了一种上述组合物的制备方法，本发明还提供了一种上述组合物或上述制备方法得到的产品在水污染净化领域的应用。本发明絮凝剂可以絮凝水中的藻类，沸石粉通过例子交换吸附氨氮，遇水缓释气泡复合物遇水后缓慢释放氧气，增加水中的氧含量，并且所释放的气泡可将絮凝物悬浮便于收集；同时，复合物缓释的金属离子可与水体中的磷元素发生离子沉淀以去除磷元素；解决了现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷。

Description

一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用。
背景技术
景观水体能够增加灵动之美，愉悦身心，同时还具有调节温湿度、净化空气等生态环境效应。然而，大多数景观水体水域面积小、易污染、水体自净能力低，为静止或流动性比较差的封闭缓流水体，水***缺少动力；同时许多景观水体负担城市排污调洪的功能，许多污染物质会通过雨水等方式经地表径流带入景观水体，其中包括富含营养元素氮、磷的生活污水溢流至水体，因此景观水体极易发生发生富营养化。
富营养化水体导致生长出大量的藻类，当藻类密度达到一定程度时，使水体浑浊，水生植物的光合作用大大减弱，水体溶解氧也相应下降，深层水生动、植物渐渐死亡、腐烂，被分解过程中会产生硫化物，如硫化氨，造成水体恶臭现象，水体生态平衡遭到破坏，使得水体***种群减少，生态多样性遭到破坏，这种水域通常会使该景点观赏性下降。而且因为产生恶臭、有毒物质，会影响人们的居住环境。
目前，恢复景观水质的方法一般需要通过多个步骤，如：首先投入抑藻剂或絮凝剂将水中的藻类去除，然后投加底泥菌从而消耗沉降在水底的底泥，最后通过机械设备例如曝气装置增加水中溶解氧，最终恢复部分水质。现有技术中，处理景观水质的过程较为繁琐，处理时需要大型仪器辅助还需要许多人力物力投入，造成资源浪费；而且抑菌剂、底泥菌等可能会造成二次污染；而且，在常见的这些方法中，氮磷等营养物质仍难以去除。
有鉴于此，研发出一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，用于解决现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，用于解决现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷。
本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉。
优选地，以质量份计，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物20～40份、絮凝剂20～40份及沸石粉20～30份。
优选地，所述遇水缓释气泡复合物的制备方法为：
步骤一、遇水释放气泡的化合物水溶液与缓释剂混合，加热后与氨水混合；
步骤二、将过氧化氢溶液滴加进入所述步骤一的反应体系中，滴加完成后降温；
步骤三、氢氧化钠溶液滴加进入所述步骤二的反应体系中，滴加完成后收集沉淀物，所述沉淀物依次经洗涤和干燥后，得产品。
优选地，步骤一中，所述遇水释放气泡的化合物为：氯化钙和/或氯化镁，所述缓释剂选自：聚乙二醇、硬脂酸镁以及聚乙烯醇中的任意一种或多种；
步骤一中，以摩尔份计，所述遇水释放气泡的化合物与所述缓释剂的投料比为1:(1～10)；
步骤一中，所述加热的温度为60～80℃，所述加热的时间为30～60min；
步骤一中，所述氨水的质量浓度为25％，所述遇水释放气泡的化合物与氨水的投料比为1:(1～3)g/ml。
优选地，步骤二中，所述过氧化氢溶液的滴加速度为0.5～1.0ml/min，所述过氧化氢溶液的质量百分浓度为25～30％；
以摩尔份计，遇水释放气泡的化合物与过氧化氢的投料比为1:(5～10)。
优选地，步骤三中，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为3～5ml/min，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为1～2％；
以摩尔份计，遇水释放气泡的化合物与氢氧化钠的投料比为1:(5～10)；
步骤三中，所述洗涤的方法为水洗，所述干燥的方法为40℃鼓风干燥。
优选地，所述絮凝剂选自：聚合氯化铁、聚合氯化铝以及聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
本发明提供了一种包括以上任意一项所述组合物的制备方法，所述制备方法为：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉冷冻干燥，得产品。
优选地，所述冷冻干燥的温度为-90～-70℃，所述冷冻干燥的时间为24～48h。
本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的组合物或以上任意一项所述的制备方法得到的产品在水污染净化领域的应用。
本发明中，组合物中含有的絮凝剂和沸石粉，在水体环境中存在污染物时，可将污染物脱稳团聚形成大块絮体，此时沸石粉还可以吸附水体中的氨氮；然后，组合物中含有的遇水缓释气泡复合物在絮凝后漂浮至水表面，便于污染物的后续收集处理，此时，遇水缓释气泡复合物在释放气泡的过程中可以增加水体中的氧气含量，有利于水质改善；进一步地，遇水缓释气泡复合物水解后的金属阳离子，还可以与水体中的磷酸盐等阴离子发生沉淀，有效改善水质。
综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉。本发明提供了一种上述组合物的制备方法，本发明还提供了一种上述组合物或上述制备方法得到的产品在水污染净化领域的应用。本发明提供的技术方案中，絮凝剂可以絮凝水中的藻类，沸石粉通过例子交换吸附氨氮，遇水缓释气泡复合物遇水后缓慢释放氧气，增加水中的氧含量，并且所释放的气泡可将絮凝物悬浮便于收集；同时，复合物缓释的金属离子可与水体中的磷元素发生离子沉淀以去除磷元素；整个水体净化过程简单便捷，经实验测定可得，净化效果良好，且不会产生二次污染。本发明提供的一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，解决了现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1～3制得的产品1～3处理污染水体5天后，水体水样溶解氧变化曲线；
图2为实施例1～3制得的产品1～3处理污染水体5天后，水体水样浊度变化曲线。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，用于解决现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，进行具体地描述。
实施例1
0.02mol氯化钙溶于30ml去离子水中，与20mmol缓释剂聚乙二醇混合，于70℃回流搅拌加热30min后，将15ml质量浓度为25％的氨水加入反应体系中。
氨水滴加完成后，以0.5ml/min的流速，继续向反应体系中滴加质量百分浓度为30％的过氧化氢溶液，滴加完成后缓慢降至室温。
冷却至室温后，以3ml/min的流速，将15ml质量百分浓度为1％氢氧化钠溶液滴加进入反应体系中，离心收集沉淀物，所得沉淀物水洗后，置于40℃的鼓风箱中干燥，得遇水缓释气泡复合物1。
4g絮凝剂及2g沸石粉超声分散于10ml蒸馏水中后，与4g遇水缓释气泡复合物1混合，于-80℃冷冻干燥24h，得产品1。
本实施例中，絮凝剂为聚合氯化铁。其中，为获得更加良好的冷冻效果，可将遇水缓释气泡复合物1、絮凝剂及沸石粉三者混合后的混合物于-20℃冷冻过夜后，再进行冷冻干燥处理。
实施例2
0.02mol氯化钙溶于30ml去离子水中，与0.02mol缓释剂硬脂酸镁混合，于60℃回流搅拌加热40min后，将15ml质量浓度为25％的氨水加入反应体系中。
氨水滴加完成后，以0.8ml/min的流速，继续向反应体系中滴加质量百分浓度为30％的过氧化氢溶液，滴加完成后缓慢降至室温。
冷却至室温后，以5ml/min的流速，将15ml质量百分浓度为1％氢氧化钠溶液滴加进入反应体系中，离心收集沉淀物，所得沉淀物水洗后，置于40℃的鼓风箱中干燥，得遇水缓释气泡复合物2。
3g絮凝剂及3g沸石粉超声分散于20ml蒸馏水中后，与4g遇水缓释气泡复合物2混合，于-80℃冷冻干燥36h，得产品2。
本实施例中，絮凝剂为聚合氯化铝。其中，为获得更加良好的冷冻效果，可将遇水缓释气泡复合物2、絮凝剂及沸石粉三者混合后的混合物于-20℃冷冻过夜后，再进行冷冻干燥处理。
实施例3
0.02mol氯化钙溶于30ml去离子水中，与20mmol缓释剂聚乙烯醇混合，于70℃回流搅拌加热30min后，将15ml质量浓度为25％的氨水加入反应体系中。
氨水滴加完成后，以0.8ml/min的流速，继续向反应体系中滴加质量百分浓度为25％的过氧化氢溶液，滴加完成后缓慢降至室温。
冷却至室温后，以3ml/min的流速，将15ml质量百分浓度为2％氢氧化钠溶液滴加进入反应体系中，离心收集沉淀物，所得沉淀物水洗后，置于40℃的鼓风箱中干燥，得遇水缓释气泡复合物3。
4g絮凝剂及2g沸石粉超声分散于30ml蒸馏水中后，与4g遇水缓释气泡复合物3混合，于-90℃冷冻干燥24h，得产品3。
本实施例中，絮凝剂为聚丙烯酰胺。其中，为获得更加良好的冷冻效果，可将遇水缓释气泡复合物3、絮凝剂及沸石粉三者混合后的混合物于-20℃冷冻过夜后，再进行冷冻干燥处理。
实施例4
本实施例为测定实施例1～3制得的产品1～3对污染水系处理后，测定水质指标的具体实施例。
取0.1g产品1～3分别分散于10ml水中，并分别取1ml产品1～3的水溶液，分别加入至装有100ml景观污水的烧杯中。
产品1投加处理2小时后，水体相关水质指标变化请参阅表1。
产品2投加处理2小时后，水体相关水质指标变化请参阅表2。
产品3投加处理2小时后，水体相关水质指标变化请参阅表3。
表1
表2
表3
根据水体水质变化可知，投加按照产品1～产品3后，可以让引起富营养化的元素氮、磷含量降低，并且水体透明度增加、叶绿素及CODMn含量减少，表明：水中富营养化程度已经大大减少。
应用综合指数(TLI)对水体富营养化状态进行评价，通过综合营养状态指数公式：
(式中TLI(∑)表示综合营养状态指数；
TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数，wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重)。
计算得知，通过投加产品1处理后的水体富营养化指数从70.860(TLI(∑)＞70，重度富营养)下降至19.131(TLI(∑)＜30，贫营养)；通过投加产品2处理后的水体富营养化指数从70.839(TLI(∑)＞70，重度富营养)下降至29.800(TLI(∑)＜30，贫营养)；通过投加产品3处理后的水体富营养化指数从71.232(TLI(∑)＞70，重度富营养)下降至29.587(TLI(∑)＜30，贫营养)。
实施例5
本实施例为测定实施例1～3制得的产品1～3，分别对污水处理后5天内，水样溶解氧变化曲线及浊度变化
实施例1～3制得的产品1～3，按照1∶100的产品n/水样的比例分别加入到水样原始浊度为185NTU的100ml烧杯中，5天后分别测定水体水样溶解氧变化曲线及浊度变化。
所得结果请参阅图1和图2，从图1和图2可以得出，实施例1～3制得的产品1～3均具有增加水中溶解氧及降低水体浊度的效果，有助于恢复水中生态平衡及增加水体观赏度。
从上述实施例可以得出，本发明提供的技术方案，具有以下优点：
1、本发明制得的产品中，采用纳米缓释技术使材料缓释气泡，把水体中的杂质以絮体的形式漂浮起来，简单快捷，有利于后续收集处理，降低了杂质收集的能耗；
2、本发明制得的产品，可增加水中含氧量和降低总磷含量，有利于水质改善，对于水质的改善更彻底，水质改善效果良好；
3、本发明制得的产品，采用高分子复合纳米制剂，具备长效缓释的作用，可以实现长效修复水质的效果，有效减少水处理剂的投加次数和人工成本；
4、本发明的产品在制备中，所选用的原材料廉价易得，制备方法简单，最终制备的产品与常见的生物制剂相比，保存时间长。
综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉。本发明提供了一种上述组合物的制备方法，本发明还提供了一种上述组合物或上述制备方法得到的产品在水污染净化领域的应用。本发明提供的技术方案中，絮凝剂可以絮凝水中的藻类，沸石粉通过例子交换吸附氨氮，遇水缓释气泡复合物遇水后缓慢释放氧气，增加水中的氧含量，并且所释放的气泡可将絮凝物悬浮便于收集；同时，复合物缓释的金属离子可与水体中的磷元素发生离子沉淀以去除磷元素；整个水体净化过程简单便捷，经实验测定可得，净化效果良好，且不会产生二次污染。本发明提供的一种组合物、制备方法及其在水污染净化领域的应用，解决了现有技术中，恢复景观水质技术存在流程繁琐、处理不彻底及存在二次污染的技术缺陷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种组合物，其特征在于，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以质量份计，所述组合物的原料包括：遇水缓释气泡复合物2～4份、絮凝剂2～4份及沸石粉2～3份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述遇水缓释气泡复合物的制备方法为：
步骤一、遇水释放气泡的化合物水溶液与缓释剂混合，加热后与氨水混合；
步骤二、将过氧化氢溶液滴加进入所述步骤一的反应体系中，滴加完成后降温；
步骤三、氢氧化钠溶液滴加进入所述步骤二的反应体系中，滴加完成后收集沉淀物，所述沉淀物依次经洗涤和干燥后，得产品。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，步骤一中，所述遇水释放气泡的化合物为：氯化钙和/或氯化镁，所述缓释剂选自：聚乙二醇、硬脂酸镁以及聚乙烯醇中的任意一种或多种；
步骤一中，以摩尔份计，所述遇水释放气泡的化合物与所述缓释剂的投料比为1:(1～10)；
步骤一中，所述加热的温度为60～80℃，所述加热的时间为30～60min；
步骤一中，所述氨水的质量浓度为25％，所述遇水释放气泡的化合物与氨水的投料比为1:(1～3)g/ml。
5.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，步骤二中，所述过氧化氢溶液的滴加速度为0.5～1.0ml/min，所述过氧化氢溶液的质量百分浓度为25～30％；
以摩尔份计，遇水释放气泡的化合物与过氧化氢的投料比为1:(5～10)。
6.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，步骤三中，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为3～5ml/min，所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为1～2％；
以摩尔份计，遇水释放气泡的化合物与氢氧化钠的投料比为1:(5～10)；
步骤三中，所述洗涤的方法为水洗，所述干燥的方法为40℃鼓风干燥。
7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述絮凝剂选自：聚合氯化铁、聚合氯化铝以及聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
8.一种包括权利要求1至7任意一项所述组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：遇水缓释气泡复合物、絮凝剂及沸石粉冷冻干燥，得产品。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的温度为-90～-70℃，所述冷冻干燥的时间为24～48h。
10.一种包括权利要求1至7任意一项所述的组合物或权利要求8至9任意一项所述的制备方法得到的产品在水污染净化领域的应用。
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