專利名稱：一種治理藍藻污染的納米復合材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米復合材料領域，具體的說，涉及一種治理藍藻污染的納米復合材料。
背景技術：
藍藻污染是一個世界范圍內(nèi)環(huán)保難題，藍藻可以在充分的氮和磷的環(huán)境中通過陽光照射迅速繁殖，并覆蓋在水面上，使魚類因缺氧而大面積死亡，污染水源，并產(chǎn)生有害毒素進而危害人體健康。最近的研究表明，藍藻所產(chǎn)生的有害毒素可以污染水質(zhì)，危害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)。另外，藍藻所產(chǎn)生的毒素可直接刺激皮膚、眼睛、鼻子、喉嚨以及引起呼吸道炎癥。在1998年和2005年，美國環(huán)?？偩謱⑺{藻污染以及產(chǎn)生的毒素列為重大污染物之一。現(xiàn)在國內(nèi)外對于藍藻污染的治理還沒有一種有效和快速的方法，用人工方法控制藍藻生產(chǎn)的條件，包括增加新鮮水的比例，使用超聲波或生物學的方法治理藍藻污染，但效果均不明顯，所以現(xiàn)在國內(nèi)和國際上急需開發(fā)出一種高效的和低毒性的方法治理大面積的藍藻污染。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用光分解反應使藍藻快速分解為二氧化碳和水，以達到快速治理藍藻污染的納米復合材料。本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的一種治理藍藻污染的納米復合材料，其關鍵在于包括以下質(zhì)量份數(shù)的物質(zhì)組成；納米TiO230 80 份納米硅10 50份上述納米復合材料中還添加有納米銀2 20份。上述納米TiO2為5 200nm ；納米硅為10 50nm ；納米銀為10 50nm。上述納米TiO2、納米硅和納米銀在超聲環(huán)境下攪拌1 池混合在一起。納米TW2和納米硅納混合米材料混合于溶液中，并經(jīng)過超聲波處理結合而成，實驗得出納米材料在經(jīng)過超聲處理后均具有穩(wěn)定的效果，應用時這些高濃度的納米溶液可根據(jù)需要稀釋成為不同濃度的納米混合物溶液。我們發(fā)現(xiàn)，納米混合材料的光分解反應的最佳濃度為0. 02%，因此，在以下對于藍藻的光分解實驗中，我們應用0. 02%的納米混合物溶液。還加入少量納米銀復合在一起，得出明顯增強納米復合材料的光分解活性，這種納米復合材料具有更強的光分解反應，光電離子在納米復合材料被結合后，可以進一步在納米復合材料表面產(chǎn)生OH分子，使光分解反應進一步增強。納米復合材料對于降低水面氮和磷濃度的作用納米復合材料降低水面氮和磷濃度的理論依據(jù)=TiO2納米復合材料在水中可分解成為02_過氧根離子和0H_離子，02_過氧根離子與N離子在水中合成為N2 O2- 二氧化氮氣體蒸發(fā)；02_過氧根離子與P離子在水中合成為PO2-氣體蒸發(fā)。因此，實驗證實本納米復合材料具有降低水面氮和磷濃度的作用。本發(fā)明納米復合材料對藍藻污染的治理實驗我們用一種典型的藍藻Microcystis aeruginosa用于本試驗，這種藍藻非常容易引起淡水和咸水的大面積爆發(fā)。這種大面積爆發(fā)的藍藻污染可以產(chǎn)生明顯的毒素，使人間產(chǎn)生腹部痙攣，并嚴重傷害狗和其它的動物，我們使用ASTM測試方法來測試納米復合材料對于藍藻的治理作用。試驗表明納米復合材料實驗明顯降低蘭藻污染，對于藍藻污染具有明顯的濃度依存性的效果。在本試驗當中藍藻生長在合適的淡水或咸水的環(huán)境中96個小時，納米復合材料的治理效果用IC50來表示。IC50是指納米復合材料作用于藍藻，使其生產(chǎn)速度降底50%時候的濃度。本發(fā)明納米復合材料對淡水或鹽水中魚類和水中植物的影響實驗本試驗的目的是測定納米復合材料對于魚類和水中植物毒性的影響，我們應用納米復合材料1、10或100mg/L在正常光源下對水中的魚類Pim印hales promelas進行了 96 小時的測試，和對Daphnia magna進行了 48小時的測試，均未發(fā)現(xiàn)異常的反應，在本試驗中我們用不同種的淡水和咸水的魚類來測試納米復合材料的副作用，并確定環(huán)境的安全濃度，我們這些試驗是根據(jù)美國環(huán)?？偩趾椭袊h(huán)保部的要求用標準的方法來測定納米復合材料的可能的副作用，我們確定急性(短期死亡率)和慢性(長期影響)的反應。試驗在熒光和紫外光的條件下進行，正如再第三階段所描述的，我們確定納米復合材料在急性實驗中的LC50(殺死50%試驗魚類的納米材料的濃度)和在慢性實驗中的N0EC/L0EC的濃度。 NOEC是指納米復合材料對于所測試的魚類或生物或水中植物沒有影響的最高濃度。LOEC 是指納米復合材料對所測試的魚類或生物或水中植物所產(chǎn)生影響的最低濃度。我們用青蛙試驗測定FETAX數(shù)據(jù)(青蛙妊娠試驗)。我們用納米復合材料對于Xenopus Iaevis蛙的四天胚胎發(fā)育毒性試驗。在本實驗中我們測定了急性毒性試驗和慢性毒性試驗。在急性實驗中我們測定了胚胎生長的LC50，我們還測定了納米復合材料對胚胎生長的EC50 (納米復合材料影響50%胚胎生長的濃度)。TI (teratogenic index)數(shù)值用LC50和EC50計算決定 (Tl =LC50/EC50)。經(jīng)過這些實驗，我們得出結論，本項目產(chǎn)品對于水中魚類，青蛙妊娠等均無毒性影響和副作用。本發(fā)明納米復合材料利用光分解反應使藍藻快速分解為二氧化碳和水，以達到快速治理藍藻污染的目的。納米復合材料主要采用納米級TiO2和納米級Silicon。這些納米材料可以在水面結合藍藻，使之分解成為較小的藍藻顆粒，這些較小的藍藻顆粒進一步與納米材料結合并使之分解成為更小的藍藻顆粒，這樣反復循環(huán)，可使藍藻快速分解成為很細小的顆粒，直到最終使藍藻分解成為(X)2和水。有益效果本發(fā)明在藍藻污染的水面可以大面積的應用，形成較高濃度的納米復合體和藍藻結合的狀態(tài)，使藍藻在光合作用下可以大面積的分解，這種形式可以將納米復合材料快速應用到大面積的藍藻污染的水面，并使水面中氮和磷的含量明顯降低，從根本上減少了藍藻生長的環(huán)境；同時加工生產(chǎn)成本低，產(chǎn)量高，使這種納米復合材料便于應用。
具體實施例方式
4實施例1實施例2實施例3實施例4納米TW230g(5nm)50g(IOOnm)60g(150nm)80g(200nm)納米硅IOg(IOnm)30g(30nm)20g(40nm)50g(50nm)納米銀2g(IOnm)15g(30nm)20g(50nm) 按照上述實施例將納米材料混合于溶解為溶液，并經(jīng)過超聲波處理結合而成，然后統(tǒng)一配制為0.02%濃度的溶液。我們用一種典型的藍藻Microcystis aeruginosa用于試驗，我們使用ASTM測試方法來測試納米復合材料對于藍藻的治理作用。上述實施例1-4 配制的溶液都能明顯降低蘭藻污染，對于藍藻污染具有明顯的濃度依存性的效果。在本試驗當中藍藻生長在合適的淡水或咸水的環(huán)境中96個小時，納米復合材料的治理效果用 IC50來表示。IC50是指納米復合材料作用于藍藻，使其生產(chǎn)速度降底50%時候的濃度。
權利要求
1.一種治理藍藻污染的納米復合材料，其特征在于包括以下質(zhì)量份數(shù)的物質(zhì)組成； 納米TiO230 80份納米硅10 50份
2.根據(jù)權利要求1所述一種治理藍藻污染的納米復合材料，其特征在于所述納米復合材料中還添加有納米銀2 20份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述一種治理藍藻污染的納米復合材料，其特征在于所述納米TiR為5 200nm ；納米硅為10 50nm ；納米銀為10 50nm。
4.根據(jù)權利要求1所述一種治理藍藻污染的納米復合材料，其特征在于所述納米 TiO2、納米硅和納米銀混合溶解成溶液在超聲環(huán)境下攪拌1 池混合在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種治理藍藻污染的納米復合材料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的物質(zhì)組成；納米TiO230～80份；納米硅10～50份還添加有納米銀2～20份。本發(fā)明在藍藻污染的水面可以大面積的應用，形成較高濃度的納米復合體和藍藻結合的狀態(tài)，使藍藻在光合作用下可以大面積的分解，這種形式可以將納米復合材料快速應用到大面積的藍藻污染的水面，并使水面中氮和磷的含量明顯降低，從根本上減少了藍藻生長的環(huán)境；生產(chǎn)成本低，產(chǎn)量高，使這種納米復合材料便于應用。
文檔編號B82Y30/00GK102167419SQ201110021000
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2011年1月19日
發(fā)明者魏啓明 申請人:魏啓明