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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