[发明专利]改性魔芋葡甘聚糖负载铜缓释剂的制备方法及在水华控制上的应用

说明书

本发明以魔芋粉为原料，制备载铜改性魔芋葡甘聚糖，以蓝藻、绿藻、硅藻和甲藻等为室内实验藻种，结果表明改性魔芋葡甘聚糖负载铜对不同藻类的生长有明显的抑制作用，具有缓释控制藻类生长特性。载铜缓释剂对天然水体中蓝藻、绿藻、硅藻和甲藻水华有明显的控制作用，野外实验证明能够控制在1‑3年内不爆发水华。在载铜改性魔芋葡甘聚糖投加量0.5‑1.0 g/L水体中Cu²⁺低于《生活饮用水卫生标准》中标准限值以及《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水质Cu²⁺含量。该缓释控藻剂具有硫酸铜高效、快速的优点，其缓释能力同时也避免了直接投放硫酸铜导致局部硫酸铜浓度过高的缺点，也具有天然无毒、生物可降解的性质，是一种天然、安全、高效、应用前景广泛的控藻剂。

技术领域

本发明提供了一种负载铜改性魔芋葡甘聚糖缓释剂及其在控制水华爆发方面的应用。

背景技术

随着工农业生产的迅速发展和城市规模的扩大，大量工业废水、生活污水和农田地表径流排入湖泊水体，加剧了湖泊的富营养化。湖泊富营养化过程中，往往导致了藻类（特别是蓝藻）的大量繁殖形成水华。蓝藻水华的形成，一方面导致了水体透明度下降，溶解氧减少，悬浮物和COD增加；另一方面产生和分泌大量的次生代谢产物，如毒素、异味化合物等。这些次生代谢物质不仅可影响饮用水以及水产品的品质，也可使水生和一些陆生动物中毒，甚至可能危害人类的健康。

当前对藻的去除主要包括物理方法、生物方法和化学方法。物理法包括机械打捞、黏土絮凝、水体曝气、超声波法和遮光技术等方法，但该类方法只能局限于小水体或大水体的局部水域。生物方法主要包括鱼类控藻、微生物技术除藻和植物化感抑藻，是利用生态系统食物链摄取原理和生物的相生相克关系来控制或抑制藻类水华从而达到控制水华发生的目的，是一种“绿色”除藻方法，但技术难度和管理难度大，见效慢，且需要大量资金投入。化学法除藻主要包括硫酸铜法、氯气法、二氧化氯法、高锰酸钾法以及臭氧。

化学法在目前作为应急除藻方法中使用较多。与其它控藻剂相比，铜离子能有效抑制藻类的生长，影响原生质膜的渗透性。铜离子的杀藻作用有效、稳定、价格低廉、且对人体健康的毒性作用低，这些特点使铜类化合物成为美国、澳大利亚等控制藻类生长的首选除藻剂。目前使用最广泛的化学灭藻方法就是直接向水体中投放硫酸铜，但易造成局部硫酸铜浓度过高，从而危害水中其他水生生物，长期投放还会造成水体二次污染。此外，硫酸铜进入水体后形成的铜离子会很快转化为溶解度很低的碳酸铜（CuCO₃,K_ap=1.4×10^-10）和氢氧化铜（Cu(OH)₂,K_ap=2.2×10^-20）而沉淀，降低除藻剂的效率。据文献报道，硫酸铜溶液投入到鱼塘中，几乎所有的铜离子在两天内都会被沉积到底泥中。

因此，在使用硫酸铜除藻时，可以通过载铜缓释剂来达到控制铜离子缓慢释放的目的来控制硫酸铜的投放量。尹平河等人用可溶玻璃载体缓释铜离子的方法去除赤潮藻；李洪亮等人以壳聚糖为载体制备出载铜灭藻剂，均取得了很好的效果。魔芋是纯天然的环境友好型材料，具有无毒、生物可降解的特性，在众多领域具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载铜改性魔芋葡甘聚糖缓释剂及在治理水华上的应用。

（1）将新鲜魔芋烘干后粉碎，过筛，甲醇或者乙醇提纯后烘干，之后加入蒸馏水配制魔芋葡甘聚糖溶液，再加入大豆油和丙烯酸酯，50~85 ℃下恒温水浴锅中搅拌；

（2）将催化剂、乳化剂、无水乙醇溶于蒸馏水中，将混合液加入步骤（1）的溶液中，40-80℃温度下乳化搅拌100-200min，再在室温下搅拌3-5 h后抽滤，同时用蒸馏水反复洗涤，直至滤出液呈中性，收集产物即为改性魔芋葡甘聚糖；