表面有机改性泥沙去除水华铜绿微囊藻的初步研究

论文摘要

近年来,随着经济的发展,我国许多湖泊和水库富营养化日益加剧,蓝藻水华频繁爆发，给淡水生态系统及其功能造成严重破坏,危及人类健康,造成了巨大的经济损失,引起人们的广泛关注。因此,研究和开发经济有效的水华控制措施具有重要的科学意义和应用前景。季铵盐阳离子表面活性剂是具有两亲结构的一类特殊的物质,在水中电离带正电荷,可用于天然矿物的表面改性,使其由亲水性变为亲油性,通过增大对有机物的吸附能力而达到固定、去除有机污染物的目的。本研究选取水华爆发的常见藻类铜绿微囊藻（Microcystisae; FACHB-942）为主要研究对象,以栅藻作为补充,以价廉易得的天然泥沙作为除藻载体,用季铵盐阳离子表面活性剂对天然泥沙进行表面包覆改性,改变其表面性质,从而提高泥沙对藻类的去除能力。本研究经过查阅大量国内外相关文献,首先初步筛选出对藻类灭杀效果较好的三种不同结构的季铵盐阳离子表面活性剂对天然泥沙进行表面改性,考察各自的除藻效果,并筛选出对泥沙改性效果最优的改性剂进行深入探究,考察该种改性泥沙去除铜绿微囊藻的效率及其影响因素。研究结果表明：虽然未改性泥沙对铜绿微囊的去除效果不理想,但三种不同结构的季铵盐阳离子表面活性剂制得的改性泥沙对铜绿微囊藻都有一定的去除作用,且去除效率与改性剂的分子结构有关,即单链结构的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）优于双链结构的双烷基聚氧乙烯基三季铵盐（DPQAC）和环状结构的聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）;经CTAB改性后的天然泥沙对铜绿微囊藻和栅藻都具有很好的去除效果,说明CTAB改性泥沙的除藻能力具有一定的广泛适用性。当泥沙与CTAB改性剂的质量比为0.04g/g,用量为5g/L时,24h后对铜绿微囊藻的去除率大约有75%左右,栅藻的去除率达到80%左右,48h的除藻率均可达到96%以上；此外,考察了改性泥沙的粒径、制备温度、老化时间、pH及藻类的起始密度等对除藻率的影响。最后在实验的基础上,结合现有文献资料,以测定透光率的方法考察了CTAB改性泥沙的用量对藻类絮凝沉降速率的影响,并探讨了改性泥沙的除藻机理,为有机改性泥沙去除水华藻的后续研究提供一定的理论依据。因此,表面有机改性泥沙作为一种新型的除藻技术,对水华藻具有良好的去除效果,具有较广阔的开发及应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水体富营养化及水华概述
• 1.2 水华的治理措施
• 1.3 表面活性剂改性天然矿物质在水华治理技术中的应用
• 1.4 细颗粒泥沙有机絮凝研究概况
• 1.5 论文的研究思路与内容
• 1.6 本研究的创新点
• 第2章 试验的材料和方法
• 2.1 试验材料的选择
• 2.2 实验仪器与药品
• 2.3 实验方法
• 2.4 课题技术路线图
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 铜绿微囊藻生长曲线的确定
• 3.2 不同结构的有机改性泥沙对铜绿微囊藻的去除效果
• 3.3 CTAB改性泥沙去除铜绿微囊藻的效率及其影响因素
• 3.4 CTAB改性泥沙对铜绿微囊藻的沉降速率的影响
• 3.5 CTAB改性泥沙去除铜绿微囊藻机理研究
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文
• 作者在攻读硕士学位期间参与科研项目