CN104628120A - 一种新型地下水修复缓释材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型地下水修复缓释材料及其制备方法,噶缓释材料主要由硫酸盐、水泥、砂以及蒸馏水制得,其制备方法将过硫酸盐、水泥、砂以及蒸馏水按上述质量比搅拌混合均匀制得缓释材料,后将该缓释材料注入模具,制成中空立方体结构;其次在室温条件下养护5天,定型后从模具中取出;最后将固体粉末状的过硫酸钠加入到中空立方体中,并用上述缓释材料将该中空立方体进行封口处理,制得缓释型过硫酸钠氧化剂。本发明制成的一种材料包裹的缓释型过硫酸盐氧化剂,可作为可渗透反应墙(PRB)技术的填料,能够实现过硫酸钠在地下水环境中缓慢释放,提高过硫酸盐传输能力,用于地下水氯苯、氯乙烯等有机物的长期治理。
Description
技术领域
本发明属于地下水修复行业,通过对本产品的开发实现地下水修复,可修复地下水有机物修,可使过硫酸盐缓慢释放,延长地下水化学氧化修复时效,具有很好的修复效果。
背景技术
随着人类工业社会的发展,许多工业污染排放到水体、土壤等环境介质中,通过渗透作用和地下水补给进入地下水环境,从而造成地下水污染。目前国内外研究者已开展了较多地下水修复技术,并将多种技术用于地下水修复工程实践。地下水修复技术根据修复位置可分为原位修复和异位修复,根据修复方法的类型可分为物理化学技术和生物技术等。
地下水原位化学氧化技术是一种较为成熟的地下水修复技术,该技术已用于国内地下水修复工程,且取得了良好的效果,修复技术主要包括:可渗透反应墙(PRB)、微生物修复、化学氧化和原位电化学动力修复等技术。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧等。通过向地下水的污染区域注入氧化剂,通过氧化作用,使地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。
氧化剂缓释材料技术是通过研究材料的制备、释放规律、释放速度的影响因素、缓释模型、降解性能等因素,使载入其中的氧化剂缓慢释放的技术。氧化剂缓释材料主要有两种类型:包膜式和载体固定式。包膜式的材料是在氧化剂活性物质外围包裹一层惰性低渗透物质,降低其溶出的速度,达到缓释的目的,但包膜式材料存在使用寿命和适用性有限、渗透性不均一、合成及填充效率不高、稳定性较差等问题。目前研究中制备氧化剂缓释材料主选方案是载体固定式,选择的载体物质主要有石蜡和水泥混凝土。
发明内容
发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术中的不足,提供一种能够实现过硫酸钠在地下水环境中缓慢释放,提高过硫酸盐传输能力的新型地下水修复缓释材料及其制备方法。
技术方案:本发明所述的一种新型地下水修复缓释材料,包括如下质量份的组分:
过硫酸盐 10份
水泥 40-45份
砂 30-35份
蒸馏水 20-25份,
在地下水环境中,外层材料中过硫酸盐首先释放与水体中有机物反应,在材料中装填的过硫酸盐溶解后在材料内形成饱和溶液,由于内外浓度差缓慢释放到水体中。
本发明还公开了一种新型地下水修复缓释材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将过硫酸盐、水泥、砂以及蒸馏水按上述质量比搅拌混合均匀制得缓释材料,后将该缓释材料注入模具,制成中空立方体结构;
(2)在室温条件下养护5天,定型后从模具中取出;
(3)将固体粉末状的过硫酸钠加入到中空立方体中,并用上述缓释材料将该中空立方体进行封口处理,制得缓释型过硫酸钠氧化剂。
作为优化,步骤(1)所述中空立方体的内径为3cm、外径为5cm。
作为优化,步骤(3)所述固体粉末状的过硫酸钠的加入量为2.0克。
有益效果:本发明制成的一种材料包裹的缓释型过硫酸盐氧化剂,可作为可渗透反应墙(PRB)技术的填料,能够实现过硫酸钠在地下水环境中缓慢释放,提高过硫酸盐传输能力,用于地下水氯苯、氯乙烯等有机物的长期治理。
附图说明
图1为本发明的各实施例实验结果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
配置过氧化钠缓释材料,其方法为,将过硫酸盐、水泥、砂、蒸馏水按1:4:3.5:2.5质量比例搅拌混合均匀后注入模具,制成内径3cm、外径5cm的中空立方体,室温(20±1℃ ) 养护5 天,定型后从模具中取出,将2.0g固体粉末状过硫酸钠加入该立方体,后用上述制备的缓释材料将该方体封口,制成缓释型过硫酸钠氧化剂。将缓释过硫酸盐氧化剂置于2L的10mg/L的氯苯溶液中,于避光的室温环境下静置。每24小时后测量溶液中氯苯,当氯苯溶液浓度低于3.0mg/L时,更换溶液,重新配置10mg/L氯苯溶液。1天内的氯苯去除率为83%;之后每15天更换一次氯苯溶液,氯苯去除率保持在去除率55.6%-47.3%,如图1所示。
实施例2
将过硫酸盐、水泥、砂、蒸馏水按1:4.5:3:2.5质量比例搅拌混合均匀后注入模具,制成内径3cm、外径5cm的中空立方体,室温(20±1℃ ) 养护5 天,定型后从模具中取出,将2.0g固体粉末状过硫酸钠加入该立方体,后用上述制备的缓释材料将该方体封口,制成缓释型过硫酸钠氧化剂。将缓释过硫酸盐氧化剂置于2L的10mg/L的氯苯溶液中,于避光的室温环境下静置。定期取10ml溶液检测氯苯溶液浓度。1天内的氯苯去除率为78.6%;之后每15天更换一次氯苯溶液,氯苯去除率保持在去除率10.2%-14.8%,如图1所示。
实施例3
将过硫酸盐、水泥、砂、蒸馏水按1:4:3:2质量比例搅拌混合均匀后注入模具,制成内径3cm、外径5cm的中空立方体,室温(20±1℃ ) 养护5 天,定型后从模具中取出,将2.0g固体粉末状过硫酸钠加入该立方体,后用上述制备的缓释材料将该方体封口,制成缓释型过硫酸钠氧化剂。将缓释过硫酸盐氧化剂置于2L的10mg/L的氯苯溶液中,于避光的室温环境下静置。定期取10ml溶液检测氯苯溶液浓度。1天内的氯苯去除率为85.2%;之后每15天更换一次氯苯溶液,氯苯去除率保持在35.2%-38.8%,如图1所示。
实施例4
将过硫酸盐、水泥、砂、蒸馏水按1:4:3.5:2.5质量配比,制成内径3cm、外径5cm的中空立方体,加入2.0g固体粉末状过硫酸钠,将缓释过硫酸盐氧化剂置于2L的5mg/L的氯苯溶液中,于避光的室温环境下静置。定期取10ml溶液检测氯苯溶液浓度。1天内的氯苯去除率为100%;之后每15天更换一次氯苯溶液,氯苯去除率保持在去除率69.7%-72.1%,如图1所示。
实施例5
将过硫酸盐、水泥、砂、蒸馏水按1:4:3.5:2.5质量配比,制成内径3cm、外径5cm的中空立方体,加入2.0g固体粉末状过硫酸钠,将缓释过硫酸盐氧化剂置于2L的1mg/L的氯苯溶液中,于避光的室温环境下静置。定期取10ml溶液检测氯苯溶液浓度。1天内的氯苯去除率为100%;之后每15天更换一次氯苯溶液,氯苯去除率保持在去除率97.2%-100%,如图1所示。
本发明以水泥、砂子、水混合物为基质,将过硫酸盐与上述按一定比例基质混合,制备水泥质过硫酸盐缓释材料,并用磨具制成空心块状,在该块状缓释材料体中填加过硫酸盐氧化剂。当该过硫酸盐缓释材料置于地下水中,块状材料外侧水泥基质中的过硫酸盐首先溶解释放,与地下水中含氯有机物发生氧化反应,地下水透过水泥材质渗透入块状材料中空内,形成过硫酸盐溶液,由于水泥基质内外两侧存在过硫酸盐浓度差,缓释材料内部过硫酸盐将向外渗透到地下水体,由于过硫酸盐与固体存在于材料内部,因此在过硫酸盐固体完全溶解前,内部处于饱和溶解状态,这个过程中过硫酸盐释放速度是趋于稳定的,这样可使得过硫酸盐缓慢、长期释放。
Claims (4)
1.一种新型地下水修复缓释材料,其特征在于:包括如下质量份的组分:
过硫酸盐 10份
水泥 40-45份
砂 30-35份
蒸馏水 20-25份,
在地下水环境中,外层材料中过硫酸盐首先释放与水体中有机物反应,在材料中装填的过硫酸盐溶解后在材料内形成饱和溶液,由于内外浓度差缓慢释放到水体中。
2.根据权利要求1所述的一种新型地下水修复缓释材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将过硫酸盐、水泥、砂以及蒸馏水按上述质量比搅拌混合均匀制得缓释材料,后将该缓释材料注入模具,制成中空立方体结构;
(2)在室温条件下养护5天,定型后从模具中取出;
(3)将固体粉末状的过硫酸钠加入到中空立方体中,并用上述缓释材料将该中空立方体进行封口处理,制得缓释型过硫酸钠氧化剂。
3.根据权利要求2所述的一种新型地下水修复缓释材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述中空立方体的内径为3cm、外径为5cm。
4.根据权利要求2所述的一种新型地下水修复缓释材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述固体粉末状的过硫酸钠的加入量为2.0克。
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