CN113287630A

CN113287630A - 一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂及其应用

Info

Publication number: CN113287630A
Application number: CN202110614548.5A
Authority: CN
Inventors: 苏荣欣; 车明达; 黄仁亮
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-08-24

Abstract

本发明公开了一种基于原花青素活化过硫酸盐的除藻剂，由原花青素、过硫酸盐、分散剂和辅料制备而成，其中原花青素的质量百分比为9‑48％，过硫酸盐的质量百分比为45‑83％，分散剂的质量百分比为2‑5％，辅料的质量百分含量为3‑5％。使用时将该赤潮藻除藻剂与海水或淡水混合后配制成均匀的溶液，喷洒于赤潮水体表面，经自然沉降后，能有效去除赤潮。该除藻剂具有高效、绿色、可持续性，能有效改善现有非均相除藻剂潜在的环境影响，通过失活‑凋亡‑沉降的除藻机制，显著提高了治理赤潮水体的效率。

Description

一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂及其应用

技术领域

本发明属于赤潮的控制与治理领域，具体而言，是一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂及其应用。

背景技术

赤潮，又称红潮，国际上也称其为“有害藻类”或“红色幽灵”。是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象，会带来鱼类死亡、水质污染等问题。进入21世纪以来，全国每年平均发生70-80次赤潮灾害，已成为主要的海洋灾害之一。因此，研发高效、绿色、可持续的赤潮藻除藻剂具有重要意义和迫切需求。

由于赤潮对经济及人类健康的巨大危害，赤潮的治理措施一直以来都是人们关注和研究的重点。目前，赤潮的治理方法主要分为物理法、化学法、生物法。物理法主要是通过利用机器设备，运用气浮、超声波、搅动以及吸附等清除藻；生物法用浮游动物、大型植物、微生物和滤食性贝类来抑制或消除微藻；化学法包括药剂灭除法和絮凝法。其中絮凝沉降法的研究成果较为突出，尤其是改性粘土絮凝方面国内外有大量研究，该方法因其资源丰富(粘土储物量大)，对养殖生物无害或者低毒性等特点受到广泛关注。但是该方法存在一定的不足，不同种类甚至是同种类粘土矿物除去赤潮生物能力都存在较大差异；不同应用方式也显著影响粘土去除赤潮生物的能力；关键是大量散播粘土的成本也较高、见效慢且可能会二次反弹产生污染。

相较于非均相絮凝法大量喷洒对环境造成的影响，选择对环境影响更小的均相过程对赤潮的治理与防控是更有益的。天然黄酮的高级氧化近年来受到国内外学者的关注，通过天然黄酮类物质活化过硫酸盐可有效降解多种污染物，这一过程对赤潮藻也存在潜在的应用价值，但未见有相关的研究报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂及其应用，可有效改善现有非均相赤潮藻除藻剂喷洒量大、对环境影响作用大、见效慢、易反弹、易造成二次污染的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂，由以下质量百分比的组分均匀混合而成：

其中：

所述分散剂为卡拉胶、明胶、海藻酸、羟丙基纤维素、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、聚丙二醇、烷基单糖苷中的一种或几种；

所述辅料为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、葡萄糖酸钠、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾中的一种或几种。

所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸氢钾或过硫酸铵。

所述原花青素工业级，含量为75-99％。

使用时，将所述赤潮藻除藻剂与海水或淡水混合，配制成浓度，喷洒于赤潮水体表面，使赤潮水体中赤潮藻除藻剂的0.001-0.5g L-1，溶液自然沉降3-24小时，有效去除赤潮藻。

所述的赤潮藻为球形棕囊藻、赤潮异弯藻、中肋骨条藻或东海原甲藻。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用原花青素活化过硫酸盐的高级氧化工艺，利用高级氧化过程产生的硫酸根、羟基自由基对赤潮藻活性抑制，进而失活沉降。与现有应用较多的非均相絮凝除藻剂相比，本发明除藻剂改善了现有除藻剂仅对赤潮藻进行絮凝，而对活性影响较小的问题。降低了赤潮二次反弹的风险。

2、与现有的除藻剂相比，本发明除藻剂利用高级氧化过程抑制赤潮藻活性，因此见效时间要比非均相絮凝过程要短，现有除藻剂见效时间在24h以上，本发明除藻剂在16h内均可达到80％以上的去除效率

3、本发明的除藻剂使用量相较现有除藻剂具有明显优势，0.4g L^-1的除藻剂即可达到80％以上的去除效果，而现有非均相除藻剂使用量需要0.5g L^-1以上。且由于本发明是均相体系，不存在非均相体系投入量大造成的海水环境浑浊，影响水生环境的问题。

4、本发明采用的除藻剂配方内容中、原花青素、过硫酸盐、分散剂、辅料对水生环境影响较小，且原花青素是自然界中的天然有机质，因此本发明的生物相容性较好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同浓度的赤潮除藻剂对球形棕囊藻去除效率图，其中，球形棕囊藻的初始浓度生物密度达10⁹cells L^-1，赤潮藻除藻剂浓度为0.4g L^-1。

图2为本发明实施例提供的不同浓度的赤潮除藻剂对赤潮异弯藻去除效率图，其中，异弯藻的初始浓度生物密度达10⁸cells L^-1。

图3为本发明实施例提供的四种不同配方赤潮除藻剂对东海原甲藻除效率图，其中东海原甲藻初始浓度生物密度达10⁷cells L^-1。

具体实施方式

本发明赤潮藻除藻剂由原花青素、过硫酸盐、分散剂和辅料均匀混合而成。该赤潮藻除藻剂中，原花青素、过硫酸盐、分散剂的用量可以根据施用水体的特征，如盐度、生物量的变化而调整。通常原花青素的质量百分含量介于9-48％，过硫酸盐的质量百分含量介于45-83％，分散剂的质量百分含量介于2-5％为最佳。使用时将该赤潮藻除藻剂与海水(或淡水)混合后配制成均匀的溶液，以一定浓度(0.001-0.5g L^-1)喷洒于赤潮水体表面，经一定时间的自然沉降后，即可有效去除赤潮。

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

实验1：将质量含量为9％的原花青素、83％的过硫酸钠、4％的聚乙二醇、4％的硝酸钾于1L海水中混合均匀作为除藻剂溶液1；

对照2：将质量含量9％的原花青素、4％的聚乙二醇、4％硝酸钾于1L海水中混合均匀作为除藻剂溶液2；

对照3：将质量含量83％的过硫酸钠、4％的聚乙二醇、4％的硝酸钾于1L海水中混合均匀作为除藻剂溶液3；

空白4：将质量含量为4％的聚乙二醇、4％的硝酸钾于1L海水中混合均匀作为除藻剂溶液4。

取生长有球形棕囊藻的赤潮水体4份，各9L，分别向其中喷洒上述赤潮藻除藻剂溶液，藻液中球形棕囊藻的初始浓度生物密度达10⁹cells L^-1，藻液中各除藻剂的浓度均为0.4g L^-1。静置16h后观测藻液中球形棕囊藻密度的变化。

不同除藻剂的除藻效率如图1所示，结果表明，当除藻剂体系中含有原花青素及过硫酸钠时，可对球形棕囊藻有效去除，去除率达95％。

实施例2

将质量含量为22％的原花青素、73％的过一硫酸氢钾、2％的明胶、3％的硫酸钾于1L海水中混合均匀，制得赤潮藻除藻剂溶液。

取生长有赤潮异弯藻的赤潮水体6份，各9L，分别向其中喷洒所述赤潮藻除藻剂溶液，藻液中赤潮异弯藻的初始浓度生物密度达10⁸cells L^-1，使藻液中赤潮藻除藻剂的浓度分别为0、0.05g L^-1、0.1g L^-1、0.2g L^-1、0.3g L^-1、0.4g L^-1。静置6h后观测藻液中赤潮异弯藻密度的变化。

不同浓度除藻剂的除藻效率如图2所示，结果表明，当赤潮除藻剂浓度为0.3g L^-1及以上时，对于生物密度达10⁸cells L^-1的赤潮异弯藻去除率可达到90％以上。

实施例3

将质量含量为34％的原花青素、60％的过硫酸铵、2％的海藻酸、4％的葡萄糖酸钠于1L海水中混合均匀，制得赤潮藻除藻剂溶液。

取生长有东海原甲藻的赤潮水体6份，各9L，向其中分别向其中喷洒上述赤潮藻除藻剂溶液，藻液中东海原甲藻的初始浓度生物密度达10⁷cells L^-1，藻液中除藻剂的浓度分别为0、0.05g L^-1、0.1g L^-1、0.15g L^-1、0.2g L^-1、0.25g L^-1，静置10h后观察藻液中东海原甲藻密度的变化。

不同浓度除藻剂的除藻效率如图3所示，结果表明，当赤潮除藻剂浓度达0.25g L^-1时，可去除80％的东海原甲藻。

实施例4

将质量含量为48％的原花青素、45％的过硫酸钠、4％的十二烷基磺酸钠、3％的硝酸钠于1L海水中混合均匀，得到赤潮藻除藻剂溶液。取生长有中肋骨条藻的赤潮水体9L，向其中喷洒赤潮藻除藻剂溶液，藻液中中肋骨条藻的初始浓度生物密度达10¹⁰cells L^-1，藻液中的除藻剂浓度为0.1g L^-1。静置5h后，可去除95％以上的中肋骨条藻。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种基于原花青素活化过硫酸盐的赤潮藻除藻剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分均匀混合而成：

原花青素 9-48％，

过硫酸盐 45-83％，

分散剂 2-5％，

辅料 3-5％，

其中：

2.根据权利要求1所述的赤潮藻除藻剂，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸氢钾或过硫酸铵。

3.根据权利要求1所述的赤潮藻除藻剂，其特征在于，所述原花青素工业级，含量为75-99％。

4.一种权利要求1-3中任一项所述赤潮藻除藻剂的应用，其特征在于：将所述赤潮藻除藻剂与海水或淡水混合，配制成浓度，喷洒于赤潮水体表面，使赤潮水体中赤潮藻除藻剂的0.001-0.5g L-1，溶液自然沉降3-24小时，有效去除赤潮藻。

5.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的赤潮藻为球形棕囊藻、赤潮异弯藻、中肋骨条藻或东海原甲藻。