[发明专利]柱撑水滑石的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种柱撑水滑石的制备方法及其用途。

背景技术

海洋、湖泊、河流中有害藻类的爆发(在海水中俗称为赤潮，淡水中俗称为藻华)已成为全球性的环境问题。它不仅使水质恶化、缺氧，造成大量鱼类死亡，而且藻类代谢过程中产生的藻毒素可进入食物链导致人类疾病甚至死亡。自来水厂、膜处理水工艺过程中，藻类会粘附在滤料或过滤膜表面，堵塞装置，造成频繁反冲洗；另外某些藻类尺寸很小，可穿透滤池进入给水管网中，影响水质。目前已公开的藻类去除技术主要有化学法、生物法、气浮法以及絮凝沉降法。化学法具有见效快、易操作等优点，但化学灭杀剂具有一定的毒性，存在二次污染和生态风险等问题；另外，大部分化学灭杀剂成本高，该法经济效益和环境效益欠佳。生物法包括用微生物或病毒杀灭藻细胞，然而一种微生物或病毒往往只对一个种藻具有专一杀灭活性。由于引起赤潮或水华的藻种繁多，同时也由于赤潮和水华的爆发具有突发性，难以在短期内针对某一藻种培养出大量具有专一杀灭性的病毒；此外，由于藻类对病毒的侵染可产生抗性及免疫性，同一微生物或病毒难以对某种藻持续发挥杀灭作用。该法因选择性限制、操作复杂、成本高等原因，难以广泛、大规模应用。气浮法是一种用机械收获的方法，耗时又耗钱，难以应用于大面积天然水体污染的清除。絮凝沉降法包括化学絮凝剂及用粘土沉降藻。化学絮凝剂(如复合聚合铝、铁等)大多数具有毒性，它们干扰了自然状态下的生物群落，破坏了生态平衡，并可能导致水生生物死亡，被公认为不宜用于天然水体系。目前在国际上被广泛研究的方法是利用粘土及其改性产品絮凝去除赤潮生物，该法由于资源丰富、无害或低毒而受到推崇。但通常粘土颗粒和海水中的藻细胞表面都带负电[文献1]，实际应用时必须大量播撒粘土，大面积治理赤潮和水华会造成原料量和淤渣量过大的问题。根据俞志明等[文献2-5]提出的提高粘土去除赤潮生物能力的粘土表面改性理论，粘土表面改性旨在降低粘土粒子与藻细胞间的静电斥力，增加粘土颗粒与赤潮生物细胞间的桥联作用。根据[文献6]的研究，利用有机阳离子表面活性剂HDTMAB改性粘土矿物可以使粘土颗粒的表面电性反转，降低粘土颗粒与藻细胞间的静电斥力，提高了粘土去除藻细胞的能力。目前粘土的改性主要是通过季铵盐型阳离子表面活性改性，改性后虽可使粘土颗粒表面电性反转，但改性粘土表面正电荷的密度仍较低，改性粘土颗粒与藻细胞之间的吸附作用仍有待进一步提高。如何提高粘土矿物对赤潮生物的去除能力，减少粘土的用量，是该方法存在的主要问题。

水滑石是一类具有层状结构的阴离子型材料，表面带永久正电荷，层间充填了羧酸根或其它阴离子，层板元素和层间离子具有可调变性。通过两性离子型表面活性剂插入水滑石的层间，形成稳定的表面带高密度正电荷的柱撑水滑石，增强颗粒与藻细胞之间的吸附作用，可大大提高了对带负电荷的藻类的絮凝去除能力。

参考文献

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