CN103663671A

CN103663671A - 一种可再生的渗透反应格栅

Info

Publication number: CN103663671A
Application number: CN201210356712.8A
Authority: CN
Inventors: 廖立兵; 吕国诚; 吴丽梅; 石书柳; 张秀丽
Original assignee: China University of Geosciences Beijing
Current assignee: China University of Geosciences; China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供了一种能够去除地下水中动态流动型腐殖酸，又可原位再生的渗透反应格栅的制备方法，属于环境工程和环境材料领域。其特征是：一、以凹凸棒和颗粒活性炭以一定比例混合，然后装入特定的玻璃柱中，制成反应墙；二、向步骤一的玻璃柱中插入导线，接入电源，形成闭合回路，得到渗透反应格栅；三、向步骤二得到的渗透反应格栅中通入一定浓度的腐殖酸溶液，测动态流动下的腐殖酸溶液浓度的变化；四、待吸附饱和后，打开电源开关，通电5～30min，即得到再生的渗透反应格栅。五、重复步骤三和四，得到可以循环使用的可以有效去除地下水中腐殖酸的可再生的渗透反应格栅。

Description

一种可再生的渗透反应格栅

所属技术领域

本发明涉及到一种能够去除地下水中腐殖酸等污染物的可再生渗透反应格栅，属于环境工程和环境材料领域。

背景技术

环境中腐殖质是有机物(主要是动植物残骸)在微生物作用下经过分解、转化和二次合成等复杂反应所形成的性质不同于原有机物的新的一类物质。腐殖酸类物质广泛存在于土壤、沉积物和水体等自然环境中，是天然水体中有机物的主要组成部分，约占水中总有机物的50％～90％。

腐殖酸对水中的有毒有机污染物具有吸附和溶解作用，它能键合水体中的多氯联苯(PCB)、DDT和多环芳香烃(PAH)等，从而影响它们的迁移、转化和分布，使它们能够长期保持对生态环境的威胁；腐殖酸不仅能够与水体中的重金属离子结合形成络合物，阻止重金属金属离子形成氢氧化物和硫化物的沉淀，影响对重金属离子的去除，还可以溶出底泥中的重金属，导致二次污染产生；水体中的腐殖酸类物质极易在自来水厂加氯消毒过程中与氯反应生成消毒副产品三卤甲烷(THMs)类致癌物质，严重威胁人类健康。

污染水中腐殖酸的去除方法主要包括吸附法、膜滤法、絮凝法、臭氧氧化法、生物法、光电化学法等，目前研究应用较多的是膜滤法、絮凝法和吸附法。若考虑对污染地下水进行原位治理，那么吸附法具有更好的应用前景，但是材料的使用寿命是解决的难题。

渗透反应格栅(Permeable reactive barriers，PRB)技术是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术，又可称为“渗透反应墙(Permeable reactivewall)”和“渗透反应带(Permeable reactive Zone)”。PRB通常置于地下水污染羽状体的下游，与地下水流方向相垂直。当受污染的地下水由上游一侧通过PRB时，会产生沉淀、吸附、氧化-还原和生物降解等一系列反应，从而能够有效的去除水中的污染物，在PRB下游一侧流出达到处理标准的净化水。与其他方法相比，该方法具有相对的持续性和经济实用性，仅做一次性投资，安装好以后一般不需要追加投资，且对非水溶性的液体、重金属和有机污染物的治理都非常有效，另外PRB还不会影响地下水的流动性。

本发明去除腐殖酸是以吸附法和PRB渗透反应格栅相结合，吸附饱和后电化学法再生，有效的解决了PRB材料的寿命问题。凹凸棒和活性炭为吸附材料，两端活性炭，中间为凹凸棒以1∶1∶1～1∶4∶1的比例填装在玻璃柱中，这样的设计不仅吸附效果好，饱和时间延长，而且再生更容易。腐殖酸溶液经过PRB材料过滤吸附后浓度减小量为96.79％以上，残留浓度为0.66mg/L以下。在活性炭出口处连接导线和电源，通电5min～30min内即可再生。吸附饱和后的PRB材料经过电化学再生后，恢复到使用前的性能，吸附量未减小反而略有增大，可无限次的再生使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除地下水中腐殖酸的同时又可以原位再生的渗透反应格栅。它以凹凸棒和活性炭为吸附原料，按照一定的比例混合填入玻璃柱中，吸附腐殖酸饱和后，利用活性炭的可导电性能，在两端连上导线，通电数分钟后吸附饱和的材料就可以得到再生。这种去除腐殖酸的方法不仅去除能力强，不产生二次污染，经济环保，而且可以原位再生，循环使用，使用寿命长。

本发明通过以下措施制得了能去除动态水中腐殖酸并且可以原位再生的渗透反应格栅：

1)以一定粒径的凹凸棒和活性炭以一定比例和结构填充玻璃柱，制得渗透反应格栅，并将其固定于特定的位置；

2)将步骤一设计好的渗透反应格栅一端连接上蠕动泵，一端连接腐殖酸模拟溶液，使腐殖酸溶液按照一定的流速流过渗透反应格栅；

3)按照步骤二，待渗透反应格栅吸附饱和后，在两端开口处连接导线，20～100V电压下通电5～30min；

4)通电结束即可得到一种能够再生的渗透反应格栅，继续按一定流速通入腐殖酸溶液，重复以上操作步骤。

本发明制备的再生渗透反应格栅，能够去除各种浓度的腐殖酸污染物，将经济、吸附能力强的凹凸棒和活性炭作为反应吸附剂，制备了可以去除流动性腐殖酸且能原位再生的渗透反应格栅。保证经过处理后的水质达到国家饮用水水质标准。本发明有效的解决了腐殖酸难降解，易吸附饱和、处理困难、材料不能循环使用等难题。是一个典型的资源节约型、环境友好型技术。

本发明的制备可再生渗透反应格栅的具体方法是：

原材料选用：

1.凹凸棒，粒径为18～40目

2.活性炭，粒径为1～2mm，碘值为900，煤质活性炭；

3.腐殖酸模拟溶液，工业级

4.直流稳压电源0～50V

5.玻璃柱，直径为，长为15cm，直径为4cm，在7cm和12cm处分别有取液口。

原则生产的工艺流程具体步骤：

A.以一定粒径的凹凸棒和活性炭以一定比例和结构填充玻璃柱，制得渗透反应格栅，并将其固定于特定的位置；

B.将步骤一设计好的渗透反应格栅一端连接上蠕动泵，一端连接腐殖酸模拟溶液，使腐殖酸溶液按照一定的流速流过渗透反应格栅；

C.按照步骤二，待渗透反应格栅吸附饱和后，在两端开口处连接导线，20～100V电压下通电5min～30min；

D.通电结束即可得到一种能够再生的渗透反应格栅，继续按一定流速通入腐殖酸溶液，重复以上操作步骤。

具体实施方式

实施例1：

1)称取50g粒径为18～30目的凹凸棒，称取两份25g粒径为1～2mm的颗粒煤质活性炭，充分洗净烘干，两端活性炭中间凹凸棒的结构装入长为15cm、直径为4cm的玻璃柱中，得到渗透反应格栅；

2)步骤一中渗透反应格栅玻璃柱分别在7cm和12cm处安装两个取样口，加入导线用于材料的再生；

3)步骤二得到的渗透反应格栅内通入蒸馏水，除去颗粒间的气体，调整流速；

4)一定浓度的腐殖酸溶液流入步骤三得到的渗透反应格栅，待饱和后导线接入直流稳压电源，电压为10～30V，通电5～30min；

5)通电结束后即可到可以再生的渗透反应格栅，循环步骤四。

实施例1获得的再生渗透反应格栅的孔隙度为78％，腐殖酸降解率为96.79％，可以多次再生循环使用。

Claims

1.一种有效去除腐殖酸且可以原位再生的渗透反应格栅的制备方法，其特征是：一、以凹凸棒和颗粒活性炭等廉价矿物以一定比例混合，然后装入特定的玻璃柱中，制成反应墙；二、向步骤一的玻璃柱中插入导线，接入电源，形成闭合回路，得到渗透反应格栅；三、向步骤二得到的渗透反应格栅中通入一定浓度的腐殖酸溶液，测动态流动下的腐殖酸溶液浓度的变化；四、待吸附饱和后，打开电源开关，通电5～30min，即得到再生的渗透反应格栅。五、重复步骤三和四，得到可以循环使用的可以有效去除地下水中腐殖酸的可再生的渗透反应格栅。

2.根据权利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的渗透反应格栅的制备方法，其特征在于步骤一中活性炭和凹凸棒以两端活性炭、中间凹凸棒的结构形式装入玻璃柱中，且比例为1∶1∶1～1∶4∶1。

3.根据权利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的渗透反应格栅的制备方法，其特征在于步骤三中腐殖酸溶液的流速为1.2～6mL/min。

4.根据权利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的渗透反应格栅的制备方法，其特征在于步骤四中打开电源，通电电压为10～50V，电流为5～10A，通电时间为5～30min。

5.上述类似结构可电化学再生格栅的设计思路都属本专利范筹，都应受到保护。