CN102689983A - 用于地下水氮污染修复技术的复合材料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用于地下水氮污染修复技术的复合材料制备方法，属于地下水污染修复技术领域。所述的复合材料是由沸石粉末、高聚物和碳源物质复合配制而成，先通过反相乳液法(油包水)将沸石粉末和高聚物制成球状颗粒，然后将碳源物质配制成一系列不同浓度的溶液，取一定量上述球状颗粒，将其分别浸润于不同浓度的碳源溶液中，待干燥后即得不同载碳量的复合材料。该复合材料可作为反硝化的载体，并可长效缓释碳源，解决反硝化过程碳源缺乏的问题、避免外加碳源带来的二次污染问题，还可同时通过复合材料中的沸石组分对氨氮吸附去除。

Description

用于地下水氮污染修复技术的复合材料制备方法

技术领域：

本发明涉及一种地下水氮污染修复技术的复合材料的制备方法，它属于地下水污染修复技术领域，可用于地下水氮污染的原位及异位生物修复技术。

背景技术：

地球上适于饮用的淡水水源中68％是地下水，约占世界50％的人口以地下水为饮用水源。然而，无论是在工业发达国家还是发展中国家，由于包括农村地区大量化肥和农药的施用、地表污、废水通过河道渗漏污染地下水、生活污水及粪便的排放及渗漏、工业废水的排放及渗漏、固体废弃物的淋滤下渗、大气氮氧化合物干湿沉降、污水的不合理回灌以及地下水的超量开采等问题，地下水中硝酸盐氮浓度呈上升趋势；另一方面，地下水中氨氧化细菌无法将氨氮全部转化成硝酸盐氮而常常使地下水遭受氨氮污染。总之，地下水中的氮污染已成为一个重要的环境问题。

目前，地下水硝酸盐氮污染的修复方法主要有物理化学修复技术、化学修复技术和生物修复技术。虽然技术众多，但这些方法在实际应用中还各有局限：物理化学修复技术主要有电渗析法、反渗透法、蒸馏法、离子交换法等，这些方法均是将硝酸盐集中于介质或废液中，只是发生了硝酸盐污染的转移和浓缩，不能将硝酸盐转化为无害物质，且效率低、选择性差、投资高、操作费用高。化学修复技术包括活泼金属还原法和催化加氢法，这两种方法存在的问题是在将硝酸根还原为氮气分子的同时，一部分硝酸根被还原为铵离子，仍存在氨氮污染问题。从彻底消除地下水中硝酸盐污染和降低脱硝成本这两个方面考虑，生物反硝化方法是目前已投入使用的最经济有效的方法，其不足之处是出水中常含有生物固体和溶解性的有机物(如外加碳源)。地下水氨氮污染修复方法主要是物理化学修复技术，通过沸石的离子交换性能和吸附性能对氨氮进行去除，且将氨氮与硝酸盐氮同时去除的研究鲜有报道。

发明内容：

本发明针对现有地下水除氮技术的不足，提供了用于地下水氮污染修复技术的复合材料制备方法，包括：

1)利用反相乳液法(油包水)先将乳化剂滴入油相中，搅拌十分钟左右，在高聚物溶液中加入沸石粉末，高聚物溶液的质量浓度为5％左右，搅拌，将充分混合的溶液在不断搅拌下滴入油相，持续搅拌10～30min，转速控制在100～400r/min之间，真空泵抽滤，得到的固体粉末用无水乙醇洗涤，再抽滤，得到球状颗粒。其中主要组分质量配比如下：

2)将碳源物质配制成质量浓度为10～90％不等的溶液，将上述球状颗粒浸润于碳源溶液中，待干燥后即得该复合材料。其中主要组分质量配比如下：

碳源物质溶液  6～90％

球状颗粒      10～40％

本发明所述的沸石粉未选自斜发沸石、钙沸石、钠沸石中的一种。高聚物选自壳聚糖、明胶中的一种。碳源物质可由葡萄糖、蔗糖、乙醇、乙酸、甲醇等的一种或多种组成。乳化剂选自甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯中的一种。油相选自食用油。

本发明的有益效果：

本发明提出的复合材料一方面可以为反硝化细菌提供缓释碳源，提高反硝化反应效率，解决地下水硝酸盐生物修复技术碳源不足的问题，同时可避免外加碳源带来的二次污染；另一方面该复合材料可以吸附去除地下水中的氨氮，可以同时对地下水中的硝酸盐氮和氨氮进行去除，减少了地下水氮污染的去除步骤，方法简单易行。

具体实施方式：

为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明要求保护的范围不局限于实施例所阐述的范围。

1)制备球状颗粒。

主要组分质量：山梨糖醇酐脂肪酸酯2份，壳聚糖溶液9份(含壳聚糖0.5份)，斜发沸石粉未4份，食用油85份。

先通过反相乳液法(油包水)将山梨糖醇酐脂肪酸酯滴入食用油中，搅拌十分钟左右，在壳聚糖溶液中加入斜发沸石粉末，搅拌，将充分混合的溶液在不断搅拌下滴入食用油中，持续搅拌30min，转速400r/min，真空泵抽滤，得到的固体粉末用无水乙醇洗涤，再抽滤，得到球状颗粒。

2)主要组分体积：球状颗粒25份，葡萄糖溶液75份。

将葡萄糖配制成质量浓度为70％的溶液，将球状颗粒浸润于该葡萄糖溶液中，待干燥后即得该复合材料。

Claims (6)

1.用于地下水氮污染修复技术的复合材料制备方法，其特征在于：该复合材料由沸石粉末、高聚物及碳源物质复配而成，具体步骤如下：

1)利用反相乳液法(油包水)先将乳化剂滴入油相中，搅拌十分钟左右，在高聚物溶液中加入沸石粉末，高聚物溶液的质量浓度为5％左右，搅拌，将充分混合的溶液在不断搅拌下滴入油相，持续搅拌10～30min ，转速控制在100～400r/min之间，真空泵抽滤，得到的固体粉末用无水乙醇洗涤，再抽滤，得到球状颗粒。其中主要组分质量配比如下：

2)将碳源物质配制成质量浓度为10～90％不等的溶液，将上述球状颗粒浸润于碳源溶液中，待干燥后即得该复合材料。其中主要组分质量配比如下：

碳源物质溶液  60～90％

球状颗粒      10～40％

2.根据权利要求1所述的沸石粉末，其特征在于：该沸石粉末选自斜发沸石、钙沸石、钠沸石中的一种。

3.根据权利要求1所述的高聚物，其特征在于：该高聚物选自壳聚糖、明胶中的一种。

4.根据权利要求1所述的碳源物质，其特征在于：该碳源物质可出葡萄糖、蔗糖、乙醇、乙酸、甲醇等的一种或几种组成。

5.根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于：该乳化剂选自甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的油相，其特征在于：该油相是食用油。