一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》是中國科學院海洋研究所於2013年4月23日申請的專利，該專利的公布號為CN103232098A，申請號為2013101412818，授權公布日為2013年8月7日，發明人是曹西華、俞志明、劉揚、宋秀賢、張雅琪。

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》公開了一種提高聚合氯化鋁（PAC）改性粘土消除褐潮效率的套用方法。在利用PAC改性粘土材料消除褐潮時，需要以褐潮發生區海水為預分散劑，將該材料預分散形成懸濁液，然後噴灑到褐潮水體表面。該發明是在發現了硫酸根離子是預分散劑中影響PAC改性粘土材料實際套用效果的關鍵因素後提出的。該方法是在海水預分散劑中加入含易與硫酸根離子結合的材料，降低海水預分散劑中的游離態硫酸根離子的濃度來實現PAC改性粘土高效去除褐潮藻的效果。通常硫酸根離子濃度降為自然海水中的1/2～1/100倍時效果最佳。

2018年12月20日，《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法
• 公布號：CN103232098A
• 授權日：2013年8月7日
• 申請號：2013101412818
• 申請日：2013年4月23日
• 申請人：中國科學院海洋研究所
• 地址：山東省青島市南海路7號
• 發明人：曹西華、俞志明、劉揚、宋秀賢、張雅琪
• Int.Cl.：C02F1/52(2006.01)I
• 代理機構：瀋陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人：周秀梅、李穎
• 類別：發明專利

專利背景

赤潮是近海常見自然災害，褐潮是截至2013年4月來在中國渤海海域新出現的、由一些微微型藻類導致的新型赤潮。從全世界統計來看，渤海海域是繼美國東部沿海、南非之後的第三個出現褐潮災害的區域。初步研究發現，褐潮暴發時水體透明度顯著降低，水體呈明顯的褐色；該類赤潮對濾食性貝類有明顯危害，可導致該類經濟生物的滯長和死亡，給水產經濟帶來毀滅性破壞。研發有效的褐潮防治方法對於保護海產經濟、維護海洋生態健康和環境安全具有重要意義和迫切需求。

天然礦物絮凝法被認為是最有發展前景的赤潮防治方法，受到國際社會的廣泛關注。在美國、日本、韓國、澳大利亞和中國等受赤潮危害較大的國家，針對各種礦物去除不同種赤潮生物的有效性，中國國內外科學家開展了大量研究，發現了粘土是一類有效的赤潮消除材料。在上一世紀九十年代，中國科學院海洋研究所的俞志明研究員等針對天然粘土礦物凝膠性質差、使用量大等不足，提出了旨在提高其絮凝效率的改性粘土法，受到中國國內外專家的廣泛推崇。國際著名赤潮問題專家、聯合國政府間海委會赤潮工作組主席安德森教授，在國際著名雜誌“自然”發表文章介紹了這一成果，2002年該成果被收錄於聯合國教科文組織和APEC聯合出版的“有害赤潮監測與管理”一書中，成為國際上有害赤潮治理的指導性方法。

在粘土中引入聚合氯化鋁（PAC）陽離子聚電解質是常用的粘土改性方法。截至2013年4月，研究表明，PAC改性粘土是一類方便易用、價廉有效的赤潮消除材料，先後在中國國內外的許多現場實驗和套用中被推廣。大量實踐發現，該類材料對常見赤潮非常高效，但對於出現在渤海海域的褐潮的消除效率還不理想，仍未達到大範圍使用的要求。

濕法噴灑是當前採用改性粘土材料消除各種赤潮的唯一實用技術。在該過程中，一般是就地取水將改性粘土材料預先同水混合形成一定濃度的懸濁液，然後再藉助必要的機械手段將其分散到赤潮水體表面。在這個過程中，當PAC改性粘土與水體預混合時，水中離子會對改性粘土顆粒的絮凝過程有明顯影響，進而會影響到該材料消除赤潮的效率。已有的改性粘土實際套用效果發現，在改性粘土法消除細胞稍大的微型藻赤潮時該離子效應並不明顯；但對於密度更高（可達到109個/升）、細胞更小（僅有幾微米）的微微型藻暴發形成的褐潮，該離子效應表現的非常突出，導致現有改性粘土法消除褐潮的效率很低。

由於在實際消除發生在海洋中褐潮時，海水仍是最經濟可用的改性粘土預分散劑。因此，如何克服海水中離子對絮凝過程的影響是有效發揮改性粘土消除褐潮能力的關鍵。

發明內容

專利目的

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》的目的是提供一種提高改性粘土消除褐潮效率的方法。

技術方案

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》的技術方案如下：

一種提高PAC改性粘土消除褐潮效率的方法，採用游離態硫酸根離子濃度低的海水預分散PAC改性粘土，消除海水中硫酸根離子對PAC改性粘土預分散的影響，從而實現PAC改性粘土高效消除褐潮的性能。

將作為改性粘土預分散劑的海水中加入可與硫酸根離子形成沉澱或形成穩定絡合物的材料，從而降低水體中的游離態硫酸根離子濃度，而後預分散PAC改性粘土，可以有效降低了海水中硫酸根離子對PAC改性粘土預分散的影響，從而實現PAC改性粘土高效消除褐潮的性能。

與硫酸根離子形成沉澱或形成穩定絡合物的材料為不同形態的可在水體中解離後提供鋁或鋇離子的化合物或複合物。

在水體中解離後提供鋁或鋇離子的化合物或複合物為氯化鋁、聚合氯化鋁、氯化鋇或硝酸鋇。

將水體中的游離態硫酸根離子濃度降低至鹽度3%自然海水中硫酸根離子濃度的1/2～1/100倍時效果最佳。

所述的消除海水預分散劑中硫酸根離子對PAC改性粘土預分散的影響，可以通過在海水預分散劑中提前加入可以與水體中硫酸根離子形成沉澱或穩定絡合物的材料，如不同形態的可在水體中解離後提供鋁或鋇離子的化合物或複合物等，用來降低海水中游離態硫酸根離子的濃度，通常海水中的硫酸根離子濃度降為鹽度3%自然海水中硫酸根離子濃度的1/2～1/100倍時效果最佳。

專利優點

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》方法方便、有效地擴展了PAC改性粘土的套用範圍和易用性。特別是在應急治理褐潮類新型海洋災害時，可以有效提高PAC改性粘土消除褐潮藻的效率，最大限度的發揮該材料的除藻能力。針對褐潮災害影響範圍擴大，危害加深的現狀，《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》可以有效提高改性粘土法治理各種赤潮的可用性和有效性，具有很好的推廣價值。

技術領域

《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》屬於海水藻類污染的處理方法，具體為一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法。

權利要求

1.一種提高PAC改性粘土消除褐潮效率的方法，其特徵在於：採用游離態硫酸根離子濃度低的海水預分散PAC改性粘土，消除海水中硫酸根離子對PAC改性粘土預分散的影響，從而實現PAC改性粘土高效消除褐潮的性能;將作為改性粘土預分散劑的海水中加入可與硫酸根離子形成沉澱或形成穩定絡合物的材料，從而降低水體中的游離態硫酸根離子濃度，而後預分散PAC改性粘土，可以有效降低海水中硫酸根離子對PAC改性粘土預分散的影響，從而實現PAC改性粘土高效消除褐潮的性能;與硫酸根離子形成沉澱或形成穩定絡合物的材料為不同形態的可在水體中解離後提供鋁或鋇離子的化合物或複合物;將水體中的游離態硫酸根離子濃度降低至鹽度3%自然海水中硫酸根離子濃度的1/2～1/100倍。

2.如權利要求1所述的提高PAC改性粘土消除褐潮效率的方法，其特徵在於：在水體中解離後提供鋁或鋇離子的化合物或複合物為氯化鋁、聚合氯化鋁、氯化鋇或硝酸鋇。

實施方式

下面通過實施例說明《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》。

• 實施例1

海金藻類的抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）被認為是導致渤海海域大面積“褐潮”的主要生物種。在天然海水中加入硫酸根離子沉澱劑或絡合劑，降低水體中的游離態硫酸根離子濃度，消除硫酸根離子對PAC改性粘土絮凝的影響。而後利用處理過海水作為PAC改性粘土的預分散劑，配成一定濃度的懸濁液，加入藻液中去除褐潮藻。

具體實施，在鹽度為3%天然海水中加入氯化鋇至終濃度為0.02克/升，攪拌15分鐘，隨後以該處理過的海水作為預分散劑配製成50克/升的PAC改性粘土懸濁液，均勻噴灑到抑食金球藻藻液表面，2.5小時後水體內抑食金球藻的去除率為85%。而直接用鹽度為3%天然海水預分散的相同濃度的PAC改性粘土懸濁液去除褐潮藻效率僅為35%。

• 實施例2

具體實施，在鹽度為3%天然海水中加入硝酸鋇至終濃度為0.05/升，攪拌15分鐘，隨後以該處理過的海水作為預分散劑配製成50克/升的PAC改性粘土懸濁液，均勻噴灑到抑食金球藻藻液表面，2.5小時後水體內抑食金球藻的去除率為85%。而直接用鹽度為3%天然海水預分散的相同濃度的PAC改性粘土懸濁液去除褐潮藻效率僅為35%。

• 實施例3

具體實施，在鹽度為3%天然海水中加入聚合氯化鋁至終濃度為0.03克/升，攪拌15分鐘，隨後以該處理過的海水作為預分散劑配製成50克/升的PAC改性粘土懸濁液，均勻噴灑到抑食金球藻藻液表面，2.5小時後水體內抑食金球藻的去除率為85%。而直接用鹽度為3%天然海水預分散的相同濃度的PAC改性粘土懸濁液去除褐潮藻效率僅為35%。

榮譽表彰

2018年12月20日，《一種提高PAC改性粘土消除海洋褐潮效率的方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。