CN102218302A

CN102218302A - 一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法及其应用

Info

Publication number: CN102218302A
Application number: CN 201110163248
Authority: CN
Inventors: 李田; 王彪
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明涉及一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法。具体步骤如下：是将松树皮投入到一定量的碱性溶液中，并将树皮与碱性溶液充分搅拌4~24h，其间多次监测并加碱液维持体系pH值在9~11之间。最后将该体系过滤分离树皮，用清水冲洗后风干便获得改性松树皮。该方法制备的改性松树皮能显著增加对地表径流中微量重金属的吸附容量，并有效减少树皮使用中释放的有色有机物数量，主要用作雨水花园的覆盖物。

Description

一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法及其应用

技术领域

本发明属于城镇非渗透性铺面地表径流处理技术领域，具体涉及一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法。

背景技术

随着城市非渗透区域面积比例及生活生产活动强度的不断增加，国内城市地表径流污染已相当严重，成为城市水环境恶化的一个重要因素。降雨发生时，地表径流会携带大量悬浮物、营养盐、重金属、致病菌和各种有机无机污染物质等进入受纳水体。其中，重金属物质由于其潜在毒性和人体累积性，受到人们广泛关注。

为防止重金属通过地表径流进入地表水体，国内外已开发出多种重金属污染防治技术，雨水生物滞留技术，即雨水花园便是其中最具潜力的一种。雨水花园由树皮覆盖层、填料层和植物等组成，主要通过吸附、离子交换、过滤等方式去除溶解态和颗粒态重金属污染物质。国内外实践表明，生物滞留设施对重金属具有很好的去除效果，可有效防止重金属对地下水的污染。然而，生物滞留设施去除重金属容量有限，一旦设施截流重金属的量达到设施的极限，便需要更换覆盖层和表层介质，耗费人力和财力。树皮覆盖层位于生物滞留设施的顶层，对树皮性状进行简易改良以增强其对重金属的吸附能力有助于减缓重金属向下迁移的速度，可延长设施的维护周期和使用寿命，具有重要的技术和经济意义。

一般可使用碱、酸、有机物和氧化剂等对松树皮进行改性。其中碱溶液可通过水解去除树皮表面有机物质以增加其吸附表面积、扩大微孔尺寸、增加离子交换能力和促进微孔内重金属与氢氧根发生微沉淀等方式增加树皮的重金属去除能力。

发明内容

本发明的目的是增强雨水生物滞留设施树皮覆盖层对重金属的吸附能力，提高树皮在地表径流复杂多变环境下高效去除重金属的稳定性，提出一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法及其应用，以提高其吸附地表径流中重金属的能力，并延长生物滞留设施的使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供的一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法，具体步骤如下：

以松树皮为原料，将其投入碱性溶液中，松树皮堆放体积与碱性溶液体积之比为1:10~1:50；将松树皮与碱性溶液充分混合搅拌4-24h，加碱控制反应体系的pH值为9~11；水解反应后的树皮经过滤风干，即得到改性的松树皮；其中：以碳酸钙计，碱性溶液的碱度为25～65g/L。

本发明中，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钾中任一种配制而成。反应过程中补充的用于维持pH值的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钾中任一种。

利用本发明方法得到的改性松树皮避免了原有松树皮用于雨水花园覆盖物，使用中释放大量有色物质，影响雨水花园出水再利用水质的问题。

本发明以改性樟子松树皮为例，在室温、pH=5的条件下对Cu、Zn和Pb的理论饱和吸附量较改性前分别提高26.3%、19.5%和23.6%。改性树皮在实际雨水径流的pH较低、离子强度和有机质含量较大的条件下相对改性前保持了更好的重金属去除稳定性。

本发明具有操作简单、成本低廉、效果好等特点。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明所述的技术作进一步的说明。

实施例1：樟子松树皮的改性

取一定尺寸的樟子松树皮，以1:10的体积比投加到5%NaOH溶液中，室温下充分搅拌反应24h，期间体系的pH值需2次加碱调节保证pH在9-11；然后，通过过滤方式取出树皮，使用清水冲洗后风干，即得改性樟子松树皮。在室温、pH=5的条件下改性树皮对Cu、Zn和Pb的理论饱和吸附量较改性前分别提高26.3%、19.5%和23.6%。

实施例2：落叶松树皮的改性

取一定尺寸的落叶松树皮，以1:50的体积比投加到5%Na₂CO₃溶液中，室温下充分搅拌反应10h，其间加碱3次维持pH在9-10；然后，过滤树皮，使用清水冲洗后风干即得到改性落叶松树皮。该改性树皮在室温、pH=5的条件下对Cu、Zn和Pb的理论饱和吸附量较改性前分别提高16.7%、61.3%和22.8%。

实施例3：改性松树皮的应用

根据生物滞留设施融入周围景观的需求，取合适尺寸的改性樟子松树皮覆盖在生物滞蓄设施土壤种植层上方。降雨发生时，周围非渗透性铺面的径流汇入生物滞留设施，首先通过改性樟子松树皮覆盖层，径流中的颗粒态和溶解态重金属被改性树皮截流或吸附去除，大大减少进入设施填料的重金属量，从而延长填料的维护周期和使用寿命。

Claims

1.一种增强松树皮重金属吸附能力的改性方法，其特征在于具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的增强松树皮重金属吸附能力的改性方法，其特征在于所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钾中任一种；反应过程中补充的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钾中任一种。

3.一种如权利要求1所述方法得到的改性松树皮用于雨水花园的覆盖物以提高对重金属的吸附容量，改善设施的出水水质。