CN102267788B - 一种硝酸盐缓释材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硝酸盐缓释材料及其制备方法。按质量分数100％计，它由下列原料制成，水泥45.5％～62.5％、水23.7％～33.2％、硝酸盐4.3％～15.8％和黏土矿物粉末0％～15％。其制备方法为：将硝酸盐溶于水，得到硝酸盐溶液，再将水泥与黏土矿物粉末混合均匀，加入到硝酸盐溶液中，养护固化，将固化好的材料粉碎成块度为3～10毫米的颗粒，得到硝酸盐缓释材料。本发明的硝酸盐缓释材料，硝酸盐释放过程缓慢，缓释效果好，投加方便，投时进入水体的量较少，进入底泥后可较长时间起作用，缓释出来的硝酸盐可作为细菌氧化有机污染物的电子受体、提高底泥氧化还原电位、抑制硫和磷的释放，还具有吸附磷的作用，降低底泥向水体释放磷的数量，可大规模的用于处理河流受污染底泥。

Description

一种硝酸盐缓释材料及其制备方法

技术领域：

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于水环境修复的硝酸盐缓释材料及其制备方法。

背景技术：

目前，在受污染的底泥中注入硝酸盐(主要指硝酸钙)进行原位修复的技术已经被广泛研究与认可。在底泥中加注硝酸盐的有益作用主要有：一、硝酸盐可作为微生物(主要是反硝化细菌)氧化底泥有机污染物的电子受体，促进生物降解作用；二、硝酸盐可以提高底泥氧化还原电位，抑制磷的释放，而如果投加硝酸钙，钙离子还可以起到固定磷的作用；三、提高氧化还原电位，抑制硫化物的形成，消除水体黑臭现象。硝酸盐用于水体治理，国内外已有许多成功的应用实例。首先有加拿大Hamilton港向底泥投中加硝酸钙，对底泥中油和各种有机化合物(尤其是PAHs)污染的治理，取得非常好的效果。还有在1998年，美国马萨诸塞州Salem潮间带的底泥处理也是采用了投加硝酸钙的技术。香港的城门河治理工程也应用了该技术。这些工程中都是采用直接加注硝酸钙溶液的方式。

由于硝酸钙极易溶于水，其投加过程很不方便。需要用专门的注射机械加入到底泥当中，而且投加量不好把握。投加量不足，则达不到预期的处理效果；投加量过高，会抑制细菌的活性，从而降低生化作用。为了避免硝酸盐很快进入水体而流失和造成水体营养增加，往往需要以每次少量而多次投加的方式解决。目前国内外尚无成熟有效地缓释型硝酸盐材料。为了克服投加方式上的缺点并延缓硝酸盐的释放，迫切需要研制一种硝酸盐缓释材料，该材料含有丰富的硝酸盐，而且能使所含硝酸盐缓慢释放出来，可供直接投加，方便而有效。

发明内容：

本发明的目的是提供一种成本低廉、投加方便、缓释效果好，能用于处理河流受污染底泥的硝酸盐缓释材料。

本发明的硝酸盐缓释材料，按质量分数100％计，由下列原料制成，水泥45.5％～62.5％、水23.7％～33.2％、硝酸盐4.3％～15.8％和黏土矿物粉末0％～15％。

所述的水泥为普通硅酸盐水泥熟料。

所述的硝酸盐是指含有硝酸根而又不含对环境有破坏作用的阳离子的盐类，优选为硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾。

所述的黏土矿物粉末一般为对环境无害的黏土矿物粉末，优选高岭土或膨润土。

本发明通过以下方法制备得到硝酸盐缓释材料的，该方法包括以下步骤：

按上述比例，将硝酸盐溶于水，得到硝酸盐溶液，再将水泥与黏土矿物粉末混合均匀，加入到硝酸盐溶液中，养护固化，将固化好的材料粉碎成块度为3～10毫米的颗粒，得到硝酸盐缓释材料。

本发明将硝酸盐包裹在水泥块中，由于其比重较大，投加时可直接沉入底泥深处，方便投加到水体底泥中。本发明的硝酸盐缓释材料，硝酸盐释放过程缓慢，缓释效果好，投加时进入水体的量较少，进入底泥后可较长时间起作用，缓释出来的硝酸盐可作为细菌氧化有机污染物的电子受体、提高底泥氧化还原电位、抑制硫和磷的释放，还具有吸附磷的作用，降低底泥向水体释放磷的数量，可大规模的用于处理河流受污染底泥。

附图说明：

图1是实施例1的硝酸盐缓释材料的缓释效果图；

图2是实施例2的硝酸盐缓释材料的缓释效果图；

图3是实施例3的硝酸盐缓释材料的缓释效果图。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

将4.3kg的硝酸钙，溶解于33.2kg的纯净水中，再与62.5kg的425号普通硅酸盐水泥混合，放到水泥标准养护箱里进行养护7天固化，将固化好的材料粉碎成块度约10毫米的小块，即得硝酸盐缓释材料。

实施例2

将15.8kg的硝酸钙，溶解于29.6kg的纯净水中，将45.5kg的普通硅酸盐水泥与9.1kg的高岭土混合均匀得到混合物，再将硝酸盐溶液和混合物混合均匀，再放到水泥标准养护箱里进行养护7天固化，将固化好的材料粉碎成块度约6毫米的小块，即得硝酸盐缓释材料。

实施例3

将10.8kg的硝酸钙，溶解于23.7kg的纯净水中，将50.5kg的普通硅酸盐水泥与15kg的高岭土混合均匀得到混合物，再将硝酸盐溶液和混合物混合均匀，再放到水泥标准养护箱里进行养护7天固化，将固化好的材料粉碎成块度约3毫米的小块，即得硝酸盐缓释材料。

应用实施例1、实施例2和实施例3制备的硝酸盐缓释材料进行缓释试验。

将100g的硝酸盐缓释材料加入到装有10升纯净水的玻璃箱中，监测水中的硝酸盐的浓度的变化。实验结果如图1、2、3所示，图中纵坐标的释放的硝酸盐占含量的比例是指溶液中硝酸盐的含量占加入到水中的硝酸盐缓释材料中总的硝酸盐含量的比例：

把实施例1、2、3的实验数据按以下经验方程拟合。

$C=C_0(1-\exp \left(\frac{t}{-T}\right))$

其中，C-水中硝酸盐释放的百分比；t-时间，天；C₀-释放量参数，当次实验所能释放的最高百分比；T-时间参数，天。

拟合后所得曲线图分别如图1、2、3所示，所得参数如表1所示，从表1中可以看出，相关性系数较高，缓释效果好，这为硝酸盐的控制释放打下良好的基础。

表1：各实施例的硝酸盐缓释材料的缓释效果

由图1、2、3及表1可以看出：①水泥包裹对硝酸盐具有明显的缓释作用；②块度越大释放越慢；③添加黏土矿物粉可调节硝酸盐的释放，通常添加黏土矿物粉缓释会加快。结合工艺制备的方便性，块度一般3～10毫米效果较好。

由上述结果可知，本发明的硝酸盐缓释材料，硝酸盐释放过程缓慢，缓释效果好，这为硝酸盐的控制释放奠定了良好的基础，投加时进入水体的量较少，进入底泥后可较长时间起作用，缓释出来的硝酸盐可作为细菌氧化有机污染物的电子受体、提高底泥氧化还原电位、抑制硫和磷的释放，还具有吸附磷的作用，降低底泥向水体释放磷的数量。由于其比重比水大，投加时可直接沉入底泥深处，方便投加到水体底泥中。

Claims (4)

1.一种硝酸盐缓释材料，其特征在于，按质量分数100%计，由下列原料制成，水泥45.5%~62.5%、水23.7%~33.2%、硝酸盐4.3%~15.8%和黏土矿物粉末0%~15%；按上述原料，将硝酸盐溶于水，得到硝酸盐溶液，再将水泥与黏土矿物粉末混合均匀，加入到硝酸盐溶液中，养护固化，将固化好的材料粉碎成块度为3~10毫米的颗粒，得到硝酸盐缓释材料。

2.根据权利要求1所述的硝酸盐缓释材料，其特征在于，所述的硝酸盐为硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾。

3.根据权利要求1所述的硝酸盐缓释材料，其特征在于，所述的黏土矿物粉末为高岭土或膨润土。

4.一种权利要求1所述的硝酸盐缓释材料的制备方法，其特征在于，将硝酸盐溶于水，得到硝酸盐溶液，再将水泥与黏土矿物粉末混合均匀，加入到硝酸盐溶液中，养护固化，将固化好的材料粉碎成块度为3~10毫米的颗粒，得到硝酸盐缓释材料。

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