CN104558378A - 一种新型底泥固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型底泥固化剂及其制备方法，以丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯为原料，加入丙烯酸和引发剂，经悬浮聚合、水洗、干燥、水解得新型底泥固化剂。本发明底泥固化剂具有无毒环保，具有粘性，吸水并膨胀，能较好固结底泥和吸附底泥所释放营养盐的特点，并且原料来源广泛，制备方法简便，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及污染底泥营养盐固化技术领域，具体为一种新型底泥固化剂及其制备方法。
背景技术
底泥一般系指江河湖海的沉积物，是自然水域的重要组成部分。当地表水体污染较重的时候，水中的部分污染物会通过沉淀或者由颗粒物吸附而蓄存于底泥中。底泥作为地表水体巨大的潜在污染源，适当条件下污染物可能又会重新释放出来，成为二次污染源。
底泥污染控制技术主要包括：底泥易位控制技术和底泥原位控制技术。底泥易位控制技术是将污染底泥挖掘出来运输到其它地方后再进行处理，即将水体的内污染源转移走，以防止污染水体，主要有底泥疏浚、异位淋洗、隔离处置场技术等，该技术成本较高，且易造成二次污染。底泥原位控制技术是将污染底泥留在原处，采取措施阻止底泥污染物进入水体，即切断内污染源的污染途径，主要包括底泥固化、底泥原位处理、底泥覆盖技术等。针对现有底泥原位处理技术的优缺点，本发明创建新型的底泥固化技术，开发具有不排水非扰动原位固化特点的新型底泥固化剂，并实现底泥覆盖、原位处理及固化技术的综合集成，使底泥固结不再悬浮，并达到控制底泥污染物释放的目的。
发明内容
本发明提供一种新型底泥固化剂及其制备方法，要求具有以下特点：不溶解于水；不排水而吸水并膨胀；具有粘性；密度比水重；具有一定机械强度和耐久性；具有较好吸附底泥所释放营养盐的能力；无毒环保，具有生物相容性；原料来源广泛，成本较低，便于大规模生产。
实现本发明的具体实施方案为：
将丙烯酸甲酯、水混合后升温至40℃，搅拌使其混合，将该混合物继续升温至60-80℃后，依次加入醋酸乙烯酯，丙烯酸，引发剂，保温反应2-8h，再次升温至90-95℃，保温1h后冷却至40℃出料，得聚合物；
将上述聚合物用去离子水水洗后，于60℃下烘干6-8h，烘干后的聚合物与氢氧化钠的甲醇水溶液以质量比为1:0.3-0.8混合后，在60-65℃下搅拌5-6h，经抽滤、洗涤、减压干燥后得到底泥固化剂。
上述原料按重量份计，丙烯酸甲酯50-80份，醋酸乙烯酯30-50份，丙烯酸3-8份，引发剂0.2-0.5份，水170-250份。
进一步优选为丙烯酸甲酯60份，醋酸乙烯酯40份，丙烯酸4份，引发剂0.28份，水220份。
所述的引发剂为过氧化苯甲酰，过硫酸铵，N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
底泥营养盐固化率的测定：往250ml锥形瓶中加入5g底泥，均匀撒入1.25g固化剂后加入200ml纯水，20℃振荡4h后放置2天。然后分别用磷钼蓝/氯化亚锡分光光度法、过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定上覆水中总磷、总氮浓度。同时作一空白对照实验（不加固化剂）。
营养盐固化率=（[营养盐浓度]空白-[营养盐浓度]固化）/[营养盐浓度]空白×100%
实施例1
将丙烯酸甲酯60份、水220份混合后升温至40℃，搅拌使其混合，将该混合物继续升温至60-80℃后，依次加入醋酸乙烯酯40份，丙烯酸4份，过氧化苯甲酰0.28份，保温反应2-8h，再次升温至90-95℃，保温1h后冷却至40℃出料，得聚合物；
将上述聚合物用去离子水水洗后，于60℃下烘干6-8h，烘干后的聚合物与氢氧化钠的甲醇水溶液以质量比为1:0.5混合后，在60-65℃下搅拌5-6h，经抽滤、洗涤、减压干燥后得到底泥固化剂。
实施例2
将丙烯酸甲酯50份、水200份混合后升温至40℃，搅拌使其混合，将该混合物继续升温至60-80℃后，依次加入醋酸乙烯酯50份，丙烯酸3份，N,N-二甲基甲酰胺0.25份，保温反应2-8h，再次升温至90-95℃，保温1h后冷却至40℃出料，得聚合物；
将上述聚合物用去离子水水洗后，于60℃下烘干6-8h，烘干后的聚合物与氢氧化钠的甲醇水溶液以质量比为1:0.3-0.8混合后，在60-65℃下搅拌5-6h，经抽滤、洗涤、减压干燥后得到底泥固化剂。
实施例3
底泥营养盐固化实验测试
本发明底泥营养盐固化实验以三峡水库香溪河库湾底泥为对象进行。香溪河位于湖北省西部，长江西陵峡北侧，处于东经110°25′-110°00′， 北纬30°38′-31°34′。香溪河口距三峡大坝约29km，是三峡库区湖北省境内的最大一条支流。三峡大坝蓄水达到设计水位后，香溪镇以上河段至上游白沙河河段被回水淹没，形成香溪河库湾，水深显著增加。受水库回水顶托的影响，水位上升，流速变缓，水文环境条件发生根本变化。低速流使得水体复氧系统减弱，库湾水体与干流水体交换困难，自净能力减弱，不利于污染物的扩散和输移。自2003年三峡水库蓄水后，香溪河库湾每年春季均发生不同程度的水华，其优势藻种主要为甲藻、硅藻和绿藻。香溪河库湾底泥总磷均值约为1533.09 -1680.90 mg/kg，总氮均值约为244.13-770.61mg/kg。
分别用磷钼蓝/氯化亚锡分光光度法、过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定，固化剂对香溪河库湾底泥总磷、总氮固化率分别为70.20%和43.70%（固化剂与底泥比例为1：4）。说明本发明固化剂由于高分子固化剂强大的吸液能力、吸水体积膨胀后的覆盖作用以及对底泥的吸附固结作用，使得底泥营养盐向水体中的释放量大为减少，起到了很好的固化效果。
Claims (4)
1.一种新型底泥固化剂，其特征在于，包括如下重量份的原料组成：50-80份丙烯酸甲酯，30-50份醋酸乙烯酯，3-8份丙烯酸，0.2-0.5份引发剂，170-250份水。
2.一种新型底泥固化剂，其特征在于，包括如下重量份的原料组成：60份丙烯酸甲酯，40份醋酸乙烯酯，4份丙烯酸，0.28份引发剂，220份水。
3.根据权利要求1或2上述的新型底泥固化剂，其特征在于，所述的引发剂为过氧化苯甲酰，过硫酸铵，N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
4.一种新型底泥固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将丙烯酸甲酯、水混合后升温至40℃，搅拌使其混合，将该混合物继续升温至60-80℃后，依次加入醋酸乙烯酯，丙烯酸，引发剂，保温反应2-8h，再次升温至90-95℃，保温1h后冷却至40℃出料，得聚合物；
将上述聚合物用去离子水水洗后，于60℃下烘干6-8h，烘干后的聚合物与氢氧化钠的甲醇水溶液以质量比为1:0.3-0.8混合后，在60-65℃下搅拌5-6h，经抽滤、洗涤、减压干燥后得到底泥固化剂。
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