CN101274794B - 一种应急无损修复重金属污染水体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应急无损修复重金属污染水体的方法，将菱镁矿细粉与磁性粉末混合，然后用高分子絮凝剂絮凝或团聚，絮凝或团聚成的絮凝体用交联剂进行轻度交联稳定，得到轻度交联絮凝体，将此轻度交联絮凝体用无纺布复合，得到菱镁矿飘带模块，将石膏矿用无纺布包裹得到石膏矿模块，将菱镁矿飘带模块和石膏矿模块共同投入水体中。与现有技术相比，本发明的独特优势在于处理过程中pH稳定在5-9之间，无水中悬浮物污染、无二次污染，处理后游离态重金属离子如Pb²⁺达到饮用水标准，Cd²⁺低于0.1mg/l，并可降低Cu²⁺、Hg²⁺、Mn²⁺、Cr³⁺浓度，对水体中处于被悬浮物吸附状态的重金属离子同样具备较好的捕捉能力。

Description

一种应急无损修复重金属污染水体的方法 

技术领域

本发明涉及水体修复领域，具体是一种应急无损修复重金属污染水体的方法。 

背景技术

水域重金属污染是我国乃至其他工业国家突出的环保问题，其特点是在水体中，重金属少量以游离态存在于水中，大部分被水体悬浮物吸附；水域重金属突发泄露污染事件处理更是目前的难点。目前传统概念的应急修复技术是在水体中投加石灰或氢氧化镁使游离态重金属沉淀。例如郑荣光等.氢氧化镁处理含铅废水的研究.无机盐工业，2000，32(1)：26-27.此类方法的实质是将游离态重金属转化为污染较轻微的沉淀状态，在处理过程中水中悬浮物(SS)严重超标，有时还伴随超过水生生物容许的PH范围(5-10)，往往造成大量生物死亡；处理后沉淀物难以捕捉，大量进入水体底泥中造成底泥重金属富集，使底栖生物难以生存，还可能因水流、氧化还原、PH变化等化学因素重新转入水体中再次污染，并不能达到水域无损修复目的。现有另外体系修复技术如沸石吸附法、巯基纤维和植物吸附等吸附处理重金属污染水体，虽然不存在上述水中悬浮物及二次污染问题，但明显缺陷是处理速度很慢(一般需数天至数月)，不能起到应急修复作用，且处理后重金属含量难以达到合格标准(一般均在工业水排放标准附近变动)。 

发明内容

本发明的目的是提供一种廉价、生物无损、快速、无二次污染的应急无损修复重金属污染水体的方法。 

本发明的技术方案是这样的：一种应急无损修复重金属污染水体的方法，通过如下方案实现：将100重量份的菱镁矿细粉用0.01-5重量份的高分子絮凝剂絮凝或团聚，絮凝或团聚成的絮凝体用0.001-1重量份的交联剂进行轻度交联稳定，得到轻度交联絮凝体，将此轻度交联絮凝体用无纺布复合，得到菱镁矿飘带模块，将此菱镁矿飘带模块放入需修复的水体中；将石膏矿块或粉末包裹后得到石膏矿模块，将此石膏矿模块置于需修复的水体中；通过菱镁矿飘带模块和石膏矿模块共同作用，将水中的重金属离子、Ca²⁺和吸附重金属离子的其他悬浮物一起吸附共沉淀到菱镁矿飘带模块上，为菱镁矿飘带模块中的轻度交联絮凝体和无纺布所捕捉容纳。 

上述吸附有重金属离子、Ca²⁺和吸附重金属离子的其他悬浮物的菱镁矿飘带模块通过网捕进行收集处理。 

上述菱镁矿细粉先与0-50重量份的磁性粉末进行混合后再用上述高分子絮凝剂絮凝或团聚。 

上述高分子絮凝剂为聚丙烯酰铵、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物中的一种或多种的混合物。 

上述高分子絮凝剂为聚丙烯酰铵、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物中的一种的衍生物或其中的多种的衍生物的混合物。 

上述交联剂为Al³⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种或Al³⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种的衍生物。 

采用上述方案后，本发明基于吸附共沉淀机理，采取石膏矿/菱镁矿组合飘带模块应急无损修复重金属(主要是针对Pb²⁺)污染水体，可在短时间内(一般在0.5-6小时)使水体中Pb²⁺下降到饮用水标准需求的含量，其余多数重金属离子含量大幅度降低，适用于静止水体、河流和海水水体修复。处理后菱镁矿飘带模块可用磁场捕捉或网捕。与现有技术相比，本发明的独 特优势在于处理过程中PH稳定在5-9之间，无水中悬浮物污染、无二次污染，处理后游离态重金属离子如Pb²⁺达到饮用水标准，Cd²⁺低于0.1mg/l，并可降低Cu²⁺、Hg²⁺、Mn²⁺、Cr³⁺浓度，对水体中处于被悬浮物吸附状态的重金属离子同样具备较好的捕捉能力。 

具体实施方式

本发明一种应急无损修复重金属污染水体的方法，实施例一为河口水体修复中试： 

在25L河口水(PH值6.5，水中悬浮物值1.3g/l，属低盐度水)加入硝酸铅，使之含2mg/l铅离子，搅拌使水流速度约0.05m/s为中试对象。 

以辽宁海城菱镁矿细粉(全部过300目筛)100克，在容器中与20克0.5％聚丙烯酰胺水溶液混合，生成的絮凝体用0.5克1％硫酸铝浸润10秒交联后，得到轻度交联聚丙烯酰胺絮凝体，将轻度交联聚丙烯酰胺絮凝体用网孔较疏松的无纺布包裹成飘带，挂入河口水中作为菱镁矿飘带模块，同时将100克石膏粉用无纺布包裹后投入水底作为石膏矿模块，1小时后用双硫腙法测得水中Pb²⁺浓度为0.038mg/l，水中悬浮物值降至0.2g/l，PH7.5，菱镁矿飘带模块表面富集大量灰黑色泥状絮凝物，分析测试结果显示轻度交联聚丙烯酰胺絮凝体团聚了大量铅化合物和碳酸钙。如石膏粉不经包裹直接投入水中，虽对重金属处理效果无影响但轻微增加了水中悬浮物(SS)数量，也属于本发明方法的一种较差的引申。 

本实施例中，聚丙烯酰胺可用聚丙烯酰胺的衍生物、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物、天然高分子絮凝剂的衍生物、二氰胺-甲醛聚合物的衍生物中的一种或多种的混合物直接替代；硫酸铝可用Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种或Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种的衍生物直接替代。石膏粉主要是提供Ca²⁺，对水体无害，无需限定用量，一般用100克或以上，上到无限。 

本发明一种应急无损修复重金属污染水体的方法，实施例二为海水水 体修复中试： 

25L海水(PH值6，SS值0.9g/l，高盐度水)加入硫酸铅固体10g放置1天后过滤，得到游离铅含量约2mg/l的铅污染海水，在该海水中加入硝酸镉和氯化铬使Cd²⁺离子含量约为2mg/l，Cr³⁺离子含量约为2mg/l，搅拌使水流速度约0.1m/s为中试对象。 

以辽宁海城菱镁矿细粉(全部过400目筛)100克，褐铁矿还原而得的多孔磁铁矿粉(还原煅烧前经球磨全部过400目筛)30克在容器中与30克固含量0.5％微生物絮凝剂(来源于厌氧池生物膜刮削而得)水溶液混合，生成的絮凝体用1％氯化铁5ml浸润5秒交联后，得到轻度交联微生物絮凝体，将轻度交联微生物絮凝体切割成约2立方厘米的块状用无纺布包夹成片状模块投入海水中作为菱镁矿飘带模块，100克石膏粉末用无纺布包夹后投入海水中作为石膏矿模块，1小时后用磁铁捕捉将菱镁矿飘带模块取出，菱镁矿飘带模块表面发现无纺布纤维隙缝中黏附大量暗灰绿沉淀物未被水流冲散。测定处理后水中Pb²⁺浓度为0.048mg/l，Cd²⁺离子含量为0.076mg/l，Cr³⁺离子含量为0.093mg/l。水中悬浮物值降至0.7g/l，PH7.5。当水中补充铁离子后Cr³⁺离子可继续下降到低于0.05mg/l，补充磷酸根离子后Cd²⁺ 离子含量可继续下降到低于0.02mg/l。上述方法中，如用石膏粉末代替石膏矿模块则水体中水中悬浮物明显上升，可能较不利于鱼类呼吸，但重金属处理效果没有下降，属于本发明方法的一种较差的引申。 

本实施例中，微生物絮凝剂可用聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的衍生物、二氰胺-甲醛聚合物、天然高分子絮凝剂的衍生物、二氰胺-甲醛聚合物的衍生物中的一种或多种的混合物直接替代；氯化铁可用Al³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种或Al³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种的衍生物直接替代。石膏粉主要是提供Ca²⁺，对水体无害，无需限定用量，一般用100克或以上，上到无限。 

本发明一种应急无损修复重金属污染水体的方法，实施例三为静止池 塘水中试试验： 

1000L池塘水(PH6.5，SS值1.3克/升，含大量藻类)加入铅离子3克为模拟污染水，以手拖网的方法使挂在网上的模块慢速运动来模仿拖船拖动本处理模块治理重污染池沼湖泊。 

以辽宁海城菱镁矿细粉(全部过400目筛)5公斤，和无纺布抖动混合在一起，此时矿粉夹杂在无纺布隙缝中。再用2公斤3％丙烯酸接枝淀粉溶液(天然高分子絮凝物的衍生物)使无纺布和矿粉润湿絮凝，形成无纺布包裹夹杂的絮凝体(该方法制作大型模块比较方便，为权利要求书1中制作工艺的一种较好的引申)，润湿后用0.5公斤的1％硼酸钠水溶液浇上，反复揉折使丙烯酸接枝淀粉溶液轻度交联，得到菱镁矿飘带模块；另外以5公斤石膏块打碎包裹在无纺布中，得到石膏模块。两种模块均挂在网上慢速拖动。75分钟后取水样，用硝酸消化后测定铅含量为0.039mg/l，SS值0.5g/l，PH7.5，无纺布上黏附大量灰绿色物质，证实重污染静止水体已被修复。 

本实施例中，丙烯酸接枝淀粉溶液可用聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的衍生物、二氰胺-甲醛聚合物、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物的衍生物中的一种或多种的混合物直接替代；硼酸钠可用Al³⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种或Al³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺中的一种的衍生物直接替代。石膏粉主要是提供Ca²⁺，对水体无害，无需限定用量，一般用5公斤或以上，上到无限。 

Claims (6)

1.一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：通过如下方案实现：将100重量份的菱镁矿细粉用0.01-5重量份的高分子絮凝剂絮凝或团聚，絮凝或团聚成的絮凝体用0.001-1重量份的交联剂进行轻度交联稳定，得到轻度交联絮凝体，将此轻度交联絮凝体用无纺布复合，得到菱镁矿飘带模块，将此菱镁矿飘带模块放入需修复的水体中；将石膏矿块或粉末包裹后得到石膏矿模块，将此石膏矿模块置于需修复的水体中；通过菱镁矿飘带模块和石膏矿模块共同作用，将水中的重金属离子、Ca²⁺和吸附重金属离子的其他悬浮物一起吸附共沉淀到菱镁矿飘带模块上，为菱镁矿飘带模块中的轻度交联絮凝体和无纺布所捕捉容纳。

2.根据权利要求1所述的一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：上述吸附有重金属离子、Ca²⁺和吸附重金属离子的其他悬浮物的菱镁矿飘带模块通过网捕进行收集处理。

3.根据权利要求1所述的一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：上述菱镁矿细粉先与0-50重量份的磁性粉末进行混合后再用上述高分子絮凝剂絮凝或团聚。

4.根据权利要求1所述的一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：上述高分子絮凝剂为聚丙烯酰铵、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：上述高分子絮凝剂为聚丙烯酰铵、天然高分子絮凝剂、二氰胺-甲醛聚合物中的一种的衍生物或其中的多种的衍生物的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种应急无损修复重金属污染水体的方法，其特征在于：上述交联剂为Al³⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种或Al³⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、硼酸中的一种的衍生物。