改性剂浓度对粘土-微藻絮凝体的形态特征及其絮凝效率的影响研究

【作者】 林勇新； 曹西华； 宋秀贤； 俞志明；

【机构】 中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室； 中国科学院研究生院；

【摘要】 改性粘土技术已经较为广泛应用于有害藻华的现场应急治理。国内外的研究表明通过表面改性方法能使粘土的絮凝能力达到数量级的提高。传统研究粘土的絮凝理论是将颗粒假设为理想的规则几何图形,忽略了颗粒的形态特征对絮凝过程的影响。而已有研究表明,水体中的颗粒形态对于颗粒的絮凝过程有重要的影响。通过引入分形理论,对水体中形态多变、结构复杂的颗粒进行半定量化描述,分析其对絮凝过程的影响机制,以弥补传统改性粘土絮凝理论的不足。本研究以东海原甲藻、赤潮异弯藻为实验对象,通过添加不同改性比例的高岭土;考察改性剂(PAC)浓度对粘土-微藻絮凝体的形态特征及其絮凝效率的的影响。实验通过生物荧光仪测定絮凝前后藻液的生物荧光值,计算其去除率;借助光学显微镜对絮凝体进行显微观察拍照;利用imageJ软件计算出絮凝体的面积及最大弦长,根据面积-最大弦长的对数关系获得絮凝体的分形维数D2并通过其对粘土-微藻絮凝体的形态特征进行表征。实验结果表明:添加了PAC改性剂组的去除率及粘土-微藻絮凝体的分形维数D2均大于原土组,表现为原土组粘土-微藻的絮凝体空隙率较改性组大,致密性较改性粘土组小。去除率与粘土-微藻絮凝体的分形维数D2均随着PAC浓度的增大而增大;说明PAC改性能提高粘土表面的正电荷密度,从而提高粘土的有效吸附位点,促进粘土-微藻颗粒发生聚集,增大絮凝体的致密性,降低了絮凝体的空隙率。本研究的结果有助于对改性粘土絮凝有害藻华絮凝剂的添加量进行定量化分析,为进一步提高改性粘土的絮凝效率提供研究基础。更多还原