[发明专利]一种季铵盐和杀藻剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种季铵盐和杀藻剂及其制备方法和应用，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、正十二硫醇、三乙胺、乙醇搅拌加热反应，反应结束后将溶剂旋干即得所述产物。将季铵盐溶于水后制成质量浓度1％季铵盐水溶液，季铵盐水溶液：改性膨润土按照质量比5:1混合浸泡24h；捞出改性膨润土即制得杀藻剂。本发明得到中的季铵盐利用迈克尔加成反应、在温和条件下完成，达到吨级量产，除此之外，反应溶剂可以回收利用，避免浪费和生态污染。通过同时引入硫醚和酯键，可以达到对天然水体中的含量最高的碳酸氢根离子和金属离子的双重敏感，在夏季工作条件下两周内完全降解。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体为一种季铵盐和杀藻剂及其制备方法和应用。

技术背景

蓝藻爆发程度严重。十年来巢湖富营养化、气候水文水动力条件不尽相同，每年爆发面积大小有差异，虽目前富营养条件有所改善，但仍在发生蓝藻爆发的范围内，蓝藻爆发总体仍处于较严水利发展研究2020·762重阶段。如每年爆发最大面积达到2016年237km2、2017年338km2、2018年440km2，分别占巢湖面积的31％、44.5％、57.9％；又如2018年东巢湖的叶绿素a、藻蓝素分别较2012年增加159％和404％。其原因:巢湖治理规划方案中缺失消除蓝藻爆发目标，没有此目标，就难以提高各级领导和科研工作者的治理积极性；由于仅注重治理富营养化和打捞水面聚集的蓝藻，不注重彻底清除水面水体和水底的蓝藻，生态退化严重现象没有得到根本扭转，所以总体上巢湖的蓝藻爆发程度没有得到减轻。巢湖水质现状为Ⅴ类，距Ⅲ类目标还有相当差距。其原因:控制外源(点源、面源)和内源(底泥、蓝藻等)的力度不足；巢湖磷本底值高等。总之，削减入湖污染负荷的速度仍然达不到总量控制要求的削减速度，致使入湖污染负荷仍大幅度超过环境容量。应用性技术研究比较薄弱。目前全国的各类研究机构一般仅注重进行蓝藻和湖泊治理的基础理论研究，很少对巢湖等大中型浅水湖泊消除蓝藻爆发的目标及应用性技术的综合集成进行研究。

由于水体富营养化与全球变暖的趋势，长三角地区夏季出现蓝藻爆发的情况越来越频繁，特别是对于像巢湖这样比较浅的湖泊，更容易造成大面积的爆发，引起水体的变质、发臭，严重影响周边的生态环境，带来巨大的经济损失。对于非恒温生物，其生长速度取决于温度和营养物质的含量，由于夏季水温无法控制，一般来说蓝藻治理主要是通过控制排放来限制水体中营养元素的含量。当蓝藻大规模爆发的时候，最直接的方法是通过物理去除(例如人工打捞)、生物除藻(引入无害竞争物种)、机械破坏(例如大功率超声波发生器)、以及化学药剂投放(例如杀藻剂)的方式快速降低水体中蓝藻的含量。单一的蓝藻治理方法往往效果不佳，如何能够把各种防治方法有机结合、形成一套科学的处理方案才能高效的实现蓝藻治理。

发明内容

为解决上述问题，本发明基于一类天然可降解的季铵盐分子材料，通过离子交换和和改性膨润土结合，形成有机-无机复合材料，希望能够实现如下防治一体化方案：1)对水体中有机物的高效吸附，降低水体中营养物质的含量，抑制蓝藻爆发的概率；2)蓝藻爆发时可以利用季铵盐的两亲性来溶解蓝藻油性膜，造成蓝藻细胞的破裂死亡；3)除藻之后的季铵盐在水体中迅速降解，减少对水体中有益细菌的伤害，防止生态失衡导致的水体发黑变臭。

具体技术方案为：

一种季铵盐，分子结构通式为：

该季铵盐的制备方法，包括以下步骤：

将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、正十二硫醇、三乙胺、乙醇搅拌加热反应，反应结束后将溶剂旋干即得季铵盐。

优选的，物料比按照以下比例：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5.19g，正十二硫醇5g，三乙胺20uL，乙醇3mL；反应条件为：搅拌加热60℃、时间4h。

本发明还提供一种杀藻剂的制备：

膨润土浸渍于酸溶液中；水浴加热搅拌；抽滤后洗至滤液呈中性；将滤渣在150℃下干燥并研磨至原粒度；