CN103922456A - 一种海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的prb填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的制备方法，首先是将铁粉与粗砂进行预处理；其次是配置好海藻酸钠溶液，再配置好氯化钙-过量的硼酸交联液；最重要的是将预处理后的零价铁粉与海藻酸钠的混合过程，充分搅拌均匀后再加入粗砂，待充分搅拌均匀后，将一颗颗投入到预先配置好的氯化钙-过量的硼酸交联液中养护24h。解决了以往零价铁粉易团聚、易氧化现象，改善了铁粉在地下水中的分散与脱离、稳定性，降低零价铁粉的保存要求，同时也加强地下水在多孔介质中的流动性，解决了PRB易堵塞问题。该发明制作方法易操作，运行成本低，材料经济可得，可大量生产。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染修复领域，特别是一种用于环境污染修复渗透反应格栅（PRB）的海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的制备方法。
背景技术
地下水的污染具有隐蔽性及难以逆转的特点，自然恢复和净化的过程是非常漫长的。渗透反应格栅（以下简称PRB）是一种建于地下的地下水原位修复系统。早在1982年就已经由美国环保局提出，PRB是在垂直于地下水流动的方向上建造的充填铁屑、释氧质和活性炭等材料的可渗透反应格栅，当污染地下水靠自然水力传输通过预先设计好的介质时，溶解的有机物、重金属等污染物被沉淀、氧化、还原、吸收、离子交换和生物降解进行去除或固定。
零价铁是一种强还原剂，自20世纪90年代初期，人们认识到用零价铁修复污染地下水的潜力以来，利用零价铁还原控制环境污染已成为一个热点研究领域。大量的研究证明，对降解速率起主要作用的是比表面积或每单位体积孔隙水中零价铁的表面积，零价铁粉在应用过程中，极易团聚，大大降低了颗粒的比表面积和反应活性。同时，团聚也不利于地下水的流动性，造成渗透系数降低，大大降低处理能力。正是由于零价铁渗透反应格栅利用率低、易板结、堵塞问题，严重抑制零价铁在渗透反应格栅处理污染地下水修复的应用，粗砂作为地下水含水层多孔介质，可大大提高渗透系数，因此，发明一种海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的制备方法势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的零价铁粉易团聚、易氧化造成零价铁渗透反应格栅利用率低、易板结、易堵塞的缺点。本发明提供了一种相对稳定的海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的制备方法，应用该方法制备的粗砂承载零价铁颗粒分散且无氧化，可提高渗透反应格栅处理地下水过程中的渗透系数，解决处理效率低、易堵塞问题。所制备的材料只需常温常压下进行水封保存即可，可大量生产供PRB使用，无需真空保存处理，采用的材料经济合理，制备方法操作简单。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的制备方法，包括下列步骤：
（1）零价铁粉粒径为80-100目，置于0.5mol/L的盐酸溶液中，酸化5min，用清水冲洗干净，用去离子水冲洗直至pH在7～8之间，置于干燥烧杯中，室温风干待用。
（2）粗砂粒径为1-2mm，置于稀盐酸中浸泡24h，在用自来水冲洗3-5次，然后用去离子水冲洗直至pH在7～8之间，自然风干后待用。
（3）称取1.5g海藻酸钠溶于100mL的蒸馏水中，置于恒温水浴箱恒温85℃下加热，精密增力电动搅拌器搅拌，直至海藻酸钠溶解完全。冷却后，向海藻酸钠溶液中加入预处理过的零价铁粉，充分搅拌后待用。
（4）称取2g氯化钙溶于100mL蒸馏水中，配置氯化钙溶液；取10g硼酸溶于120mL的蒸馏水中，不断搅拌，直至硼酸晶体析出，弃置晶体，留存硼酸饱和溶液；将配置好的氯化钙溶液与过量的硼酸溶解混合获得氯化钙-硼酸交联液。
（5）将步骤3所得海藻酸钠与零价铁粉的混合液中加入预处理后的粗砂进行充分混合，用手慢慢震动承载有混合液的烧杯，使粗砂一颗颗缓慢滴入预制好的氯化钙-硼酸交联液中，养护24h。
本发明以海藻酸钠溶液、氯化钙溶液、饱和硼酸溶液为主要成分构成的，氯化钙与硼酸为交联液，生成海藻酸钙溶液，可将零价铁粉承载在粗砂表面，形成海藻酸钠粗砂承载零价铁粉的PRB填料。
与以往技术相比，本发明的优势在于：
（1）通过海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁粉解决了以往零价铁粉的团聚现象，改善了铁粉在地下水中的分散与脱离，同时也加强地下水在多孔介质中的流动性，解决了PRB易堵塞问题。
（2）通过海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁粉增加铁粉在空气中抗氧化性和稳定性，提高PRB的处理效率，降低了铁粉的保存要求，使铁粉在常温常压下即可水封保存。
（3）该发明制作方法易操作，运行成本低，材料经济可得，可大量生产。
附图说明
图1海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料
图2海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的环境扫描电镜图
图3制备材料对2,4-DCP降解动力学实验
具体实施方式
下面用实施例来进一步解释该发明。
如图1-3所示。
实施例：选用粒径为80-100目的零价铁粉，选用粒径为1-2mm的粗砂，分别对零价铁粉与粗砂进行预处理；配置海藻酸钠溶液，加入到铁粉中，进行搅拌均匀，将海藻酸钠与铁粉的混合液中加入粗砂，充分搅拌均匀后，徐徐加入到配置好的氯化钙与过量硼酸溶液的交联液中，养护24h。用所制备的海藻酸钠包覆粗砂承载铁粉的PRB填料进行烧杯试验，研究制备材料对地下水中有机污染物2,4-DCP的降解动力学过程，反应前50min的去除率主要是吸附作用的缘故，反应过程中的吸附过程与脱附过程同时进行，30min时脱附过程优于吸附过程，造成2,4-DCP的被吸附量减少，所以2,4-DCP去除率降低，50min后2,4-DCP浓度不断下降，不难发现，2,4-DCP去除率可达63.3%。
本发明以上实施例仅是对于本发明技术方案的举例说明，而非用于限制本发明。因此，本发明的权利保护范围，应由权利要求书来限定。
Claims (1)
1.一种海藻酸钠包覆粗砂承载零价铁的PRB填料的制备方法，其特征在于：该方法包括下列步骤，
（1）零价铁粉粒径为80-100目，置于0.5mol/L的盐酸溶液中，酸化5min，用清水冲洗干净，用去离子水冲洗直至pH在7～8之间，置于干燥烧杯中，室温风干待用；
（2）粗砂粒径为1-2mm，置于稀盐酸中浸泡24h，在用自来水冲洗3-5次，然后用去离子水冲洗直至pH在7～8之间，自然风干后待用；
（3）称取1.5g海藻酸钠溶于100mL的蒸馏水中，置于恒温水浴箱恒温85℃下加热，精密增力电动搅拌器搅拌，直至海藻酸钠溶解完全；冷却后，向海藻酸钠溶液中加入预处理过的零价铁粉，充分搅拌后待用；
（4）称取2g氯化钙溶于100mL蒸馏水中，配置氯化钙溶液；取10g硼酸溶于120mL的蒸馏水中，不断搅拌，直至硼酸晶体析出，弃置晶体，留存硼酸饱和溶液；将配置好的氯化钙溶液与过量的硼酸溶解混合获得氯化钙-硼酸交联液；
（5）将步骤（3）所得海藻酸钠与零价铁粉的混合液中加入预处理后的粗砂进行充分混合，用手慢慢震动承载有混合液的烧杯，使粗砂一颗颗缓慢滴入预制好的氯化钙-硼酸交联液中，养护24h。
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