在太湖利用当地土壤蓝藻的去除和有效去除铜绿微囊藻利用当地土壤和沉积物中的壳聚糖改性外文翻译资料

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在太湖利用当地土壤蓝藻的去除和有效去除铜绿微囊藻利用当地土壤和沉积物中的壳聚糖改性

摘要

海泡石与 3价铁反应以增加其表面的电荷后，初始的藻类去除率显著增加，但其 Q₈ h 就不会提高，网状和弥合粘土的属性由壳聚糖或聚丙烯硝酰胺 (PAM) 改变时大幅增加了絮凝(Q₈ h) 细胞的作用。除藻效率的不同物质，包括 III 型粘土、 当地土壤和沉积物，他们的壳聚糖改性后被提高到 0.011 g/L （含 0.001 g/L 壳聚糖）总浓度大于90%的相似水平，使清理藻类大量繁殖，使用当地土壤/沉积物的想法成为可能。粘土中的絮凝沉降率被证实是提高细胞和去除效率的最重要因素。而且粘土中的絮凝沉降也起重要作用。

关键词 :蓝藻;铜绿微囊藻;壳聚糖;粘土改性;絮凝

1引言

众所周知，粘土可用于控制有害藻华（赤潮）。在现场使用粘土控制红棕色潮就已经证实过了。例如，用1996年约100平方公里，是韩国的一个控制赤潮威胁近海渔场约6000吨的粘土的地区。原位实验减轻花朵用黄土，然而在开展南海海域、韩国方面，涉及的粘土应用的主要问题之一是不切实际的土荷载要求。据报道有效粘土载荷承保范围，虽然很少有粘土可能会低达 0.1 g/L。另一个主要问题是粘土絮凝效率急剧下降，含盐量降低，因此很难正常使用粘土技术来控制。里亚尔绽放在湖泊中的应用两种方法已用于提高使用粘土的除藻效率，即表面电荷改性及聚铝氯化改性的粘土颗粒。改性粘土与酸或带正电胶体反应后， 减少到 1/5e1/10 的反应物在海水中使用粘土载荷。研究人员改进的藻类去除效率从海水通过修改使用 PAC，粘土在水处理行业中是常用的试剂，然而政府所用的其他化学试剂可能不环保或成本偏高而且天然水体有效的试剂量较大。此外，没有修改方法据报告之前，可使粘土絮凝在淡水更有效。在本系列的第一篇论文，我们研究了平衡和动力学的絮凝性能的26种用粘土 / 矿物对铜绿微囊藻的作用，发现那海泡石粘土负载为 0.1 g/L是最有效粘土。我们还发现低耗高效的海泡石絮凝在淡水马细胞由于网和桥接的机制。在这里，连带的除藻效率也提高了，因此，使用其他粘土，土壤和沉积物通过修改其净额结算和桥接性能研究并比较与修饰表面电荷的影响。结果表明︰ 所有测试的粘土，土壤，沉积物颗粒可以变成有效不一的主次絮凝剂，在淡水中的粘土，当他们被壳聚糖改性后这种改性技术使得我们能够使用本地粘土，土壤或者沉积物控制局部在湖中的蓝藻。

2.1粘土矿物，土壤和沉积物材料

在这里使用的蓝藻材料粘土和矿物质在本系列的第一篇论文进行了描述。土壤和沉积物材料分别从太湖湖畔，太湖梅梁湾等地方收集。土壤和沉积物中的矿物成分是相似的，即约60％的石英，30％长石和10％的粘土矿物。通过在550℃下2小时高温点火后测量的有机质含量为4.2％，分别用于土壤和沉积物的2.0％。它们被干燥，在使用前会通过180次筛分.

2.2. 湖水

天然湖泊水收集来自太湖梅梁湾湖 (pH 7.4)。

2.3.净额结算和桥接的粘土改性

壳聚糖从青岛海生生物工程股份有限公司生产它被溶化作为可溶性盐酸盐的的溶液。100 毫克壳聚糖加入 10 毫升的 1%盐酸搅拌直到所有壳聚糖溶解。此解决方案是稀释去离子水以获得最终浓度为 1 毫克/毫升的浓度。聚丙烯酰胺，一种常用的过渡性试剂，（由北京市恒聚油田化学代理有限公司有限公司）可溶解在去离子水中，得到溶液浓度为 1 毫克/毫升的溶液。若要修改粘土，一定体积的壳聚糖溶液 (1 mg/L) 或 PAM 解法 (0.5 mg/L) 加入高岭土悬浮液 （10 毫克/升）。混合，充分搅拌，然后准备在絮凝实验中的湖中使用蓝藻。

2.4表面电荷改性的粘土

用的3价铁离子在进行电荷修饰物上海泡石和膨润土时。粘土分散到1000毫克/升NH₄Fe（SO₄）₂（分析试剂），将悬浮液在室温下进行5个小时的搅拌。然后将混合物离心，干燥，研磨等180项目。

2.5.絮凝杯罐试验实验

实验程序和仪器设置如前所述。初始MA细胞浓度为4.86！109细胞/升。

3. 报告

3.1.表面电荷的修改

与碳化铁改性后，表面电荷被显着地提升。由此正的表面电荷，在酸性和中性溶液改性海泡石（pH值％为7.5）的试验中预计诱发海泡石和MA细胞之间的静电中和。改性后，0.2克/升的海泡石后期80％的细胞，在不到10分钟内，比在相同的时间快得多，非负载的用于修饰海泡石（图2）。然而，平衡杆菌容量8小时后几乎为碳化铁改性的和非改性的海泡石（图2）相同。修改后，表面电荷钠基膨润土颗粒并没有太大变化（图1）它的絮凝能力只稍微降低一点（图2）

3.2.改性的粘土与 PAM

当粘土被改性时，其去除效率大大提高。经改性后与 PAM等相同。许多类型如第一和第二类粘土表明在 10.5 毫克/升粘土加载中去除效率从60%提升至 80% (图 3)。然而，PAM 独自无法增加去除率超过 60%。

3.3.粘土，矿石，当地的土壤和沉积物壳聚糖改性

图.4表明，与脱乙酰壳多糖改性后，在11毫克/升壳聚糖改性中所有测试材料，包括I型，II和III的材料，太湖本地土壤和沉积物，（1毫克/升的粘土负载表明90％以上的去除率，脱乙酰壳多糖和10mg / L的粘土）。絮凝、 沉降速度随改性粘土加载程度(图 5) 的增大而增大。壳聚糖改性海泡石负载的 51 毫克/升10分钟内去除率达到 80%，而 200 分钟的观察在粘土 6 mg/L 以下或壳聚糖单独加载 （1 毫克/升）。在粘土装货的 11 毫克/升， 0.5 h，2H的条件下去除率为90%， 4 h低于95%，此加载可能会造成重大的困难，在絮凝体的解决近 80%。因此，在这里测试的条件11毫克/升似乎是最经济和有效的负载。

3.4.扫描电镜研究

图6显示未改性海泡石，壳聚糖/ PAM改性海泡石和PAM只捕获的MA细胞的扫描电镜图像。更多的MA细胞凝集通过网状和桥接的壳聚糖或PAM与粘土比未改性海泡石。壳聚糖和海泡石纤维/颗粒的絮体比壳聚糖和PAM的合作更密，这对于有效的絮凝体的沉降是很重要的。

4.讨论

4.1 表面电荷与网状和桥接修饰

细胞往往浮在水上的带负电荷的细胞表面取决有其低比重和特定的结构（如气泡）。粘土是天然水体中的负电荷，因此聚集之间的粘土颗粒和细胞静电中和不显著。海泡石表面电荷修饰表示，虽然动力性能为Fe₃C改性海泡石成为带正电荷的平衡改善，去除效率（Q₈ H）没有明显提高。另外，当加载Fe₃C改性海泡石从0.2 g／L降至低于0.1克/ L，两者的去除率和改性海泡石下降 值得注意的是，这表明Fe₃C改性是降低粘土含量低于0.1 g/L，而且有限，不是所有的粘土可以改为带正电荷的方法，是环境友好型（如钠基膨润土在图1）。与表面电荷修饰相比，改性壳聚糖网状和桥接或PAM实现去除效率更高。例如，10毫克/升，该精简版修改1毫克/升的壳聚糖也有类似的效果，200 mg/L的3价铁离子改性海泡石溶液（图.2和3）。黄土与壳聚糖改性后当粘土含量降低到700毫克/升和11毫克/升可以从4%提高到90%以上的去除率，（这里没有显示数据）。最重要的特点是，改性壳聚糖，它是可生物降解的环境友好形态，可以把许多地方的土壤/沉积物成有效的细胞清道夫（图5），使得有可能使用当地的天然材料来控制局部蓝藻水华。在这个系列将会显示，不像普通粘土絮凝行为是在咸咸的海水中更有效，壳聚糖改性固体在淡水可以更有效地去除细胞。因此，修改粘土在淡水有害蓝藻水华控制的更有效的方法是提高网和桥接而不是表面电荷的作用。

4.2 粘土和桥接试剂的对比

事实上，絮凝效率在I型，II型，III型的粘土和当地土壤和沉积物可以提高到类似的水平改性后的壳聚糖在PAM暗示网和桥接的过程中起着重要的作用。然而，壳聚糖或PAM单独从水体除藻细胞不能有很好的表现（图.3和5）。图6表明“重”的粘土颗粒，特别是纤维状海泡石的固体，可以作为对“网络”桥壳聚糖细胞之间的框架及权重，对絮体的有效解决是很重要的。类似的观察结果研究人员发表过报道。2001年测试硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）和海水系统四有机絮凝剂。这意味着矿物类型和纯度的程度是一种不太重的密度和形状的固体，以及固体的细胞网络的粘附性也是一种不太重的的密度和形状的固体。这种网状和桥接机制使得有可能使用当地的土壤和沉积物用来消除蓝藻（图5）。壳聚糖是一种无毒的絮凝剂，和壳聚糖改性海泡石被认证为无公害的小鼠的环境与健康相关产品安全所、中国疾病预防控制中心。壳聚糖可能是其中的一个测试的最环保的絮凝剂。

5.结论

1.增加粘土表面电荷由3价铁离子显著提高初始的去除率，但不是提价去除效率。相比之下，改性粘土与壳聚糖或 PAM 的去除效率更加高。

2.壳聚糖是一种比PAM更有效的絮凝剂。无毒的、 可生物降解的，是可以使用壳聚糖来修饰当地的粘土和土壤从而使当地的粘土和土壤在淡水中变成高效絮凝剂来控制有害蓝藻赤潮。

3.壳聚糖的作用是增强网和桥接的功能，而粘土的作用是改变网和桥接产生的壳聚糖，从而加快沉降絮凝体添加帧和重量。

6 鸣谢

这项研究由国家关键技术研发 D 方案资助︰ 生态技术提高饮用水水源质量在梅梁湾、 太湖 (2002AA601011)、 中国自然科学20177029泊富营养化过程与蓝藻水华机制 (2002CB412308) 的基本研究是家重点项目的研究。

参考文献

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