CN106587369A - 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用 - Google Patents

一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106587369A
CN106587369A CN201610910734.2A CN201610910734A CN106587369A CN 106587369 A CN106587369 A CN 106587369A CN 201610910734 A CN201610910734 A CN 201610910734A CN 106587369 A CN106587369 A CN 106587369A
Authority
CN
China
Prior art keywords
prb
preparation
fillers
packing
underground water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610910734.2A
Other languages
English (en)
Inventor
罗章
张洁琼
马志飞
向猛
张志新
王进国
李淑彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing De Ruikesen Environmental Protection Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing De Ruikesen Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing De Ruikesen Environmental Protection Technology Co Ltd filed Critical Beijing De Ruikesen Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority to CN201610910734.2A priority Critical patent/CN106587369A/zh
Publication of CN106587369A publication Critical patent/CN106587369A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C02F1/705—Reduction by metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate

Abstract

本发明公开了一种用于地下水重金属污染的PRB填料，以质量分数计，组成为20‑30％沸石，20‑30％纳米铁，5‑10％石英砂，5‑10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。本发明还公开了制备上述PRB填料的方法。本发明对地下水中的多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr)复合污染去除率高，具有吸附效果好，成本低廉等特点，填料多为常见废弃物和易制取材料，大大的降低了修复成本，并解决了多种重金属复合污染修复难的问题。

Description

一种用于地下水重金属污染的PRB填料及制法和应用
技术领域
本发明属于地下水重金属污染修复技术领域，具体涉及一种用于处理地下水重金属污染的PRB填料。
本发明还涉及上述PRB填料的制备方法。
本发明还涉及上述PRB填料修复多种重金属污染的地下水中的应用。
背景技术
近年来，随着矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等污染源，各种重金属通过地标径流、雨水下渗等形式进入地下水体。而地下水作为重要饮用水源，重金属污染地下水将会直接对人类乃至动植物的生命健康造成危害，甚至死亡。因此，如何治理多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr)复合污染地下水已成我国当前亟待解决的环境生态问题。
目前国内地下水污染治理的方法有物理控制、化学修复、电动修复、可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,PRB)等技术。而PRB技术因具有处理效果好，无需外力作用，运行成本低，安装方便，可同时处理多种污染物的特点，已成为国内外地下水原位修复技术研究的热点。PRB内填料的选择是该处理方法能否成功运行的重要问题，而多种填料混合使用是PRB修复效果良好与否的关键因素。中国专利申请号201410040392.4中公开了一种改性沸石承载零价铁粉的渗透反应墙填料的制法，用来处理受重金属和有机物等多种重金属污染的地下水。但是在PRB修复技术上存在着如填料单一，针对单一重金属污染物，吸附作用单一；填料功能不明确，不利于PRB修复机理的研究等不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于地下水重金属污染的PRB填料。
本发明的又一目的在于提供上述PRB填料的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的PRB填料，以质量分数计，组成为20-30％沸石，20-30％纳米铁，5-10％石英砂，5-10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。较佳地组成是30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰。
本发明提供的制备上述PRB填料的方法是：
1)石英砂水洗后烘干，过60-80目筛备用；
2)可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂和络合剂，滴加速度为3-7mL/s，反应温度控制在15-40℃，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，过滤淋洗，常温下干燥，即得纳米铁粉末，过60-80目筛备用；
3)作物秸秆粉碎后用水浇湿、渗透，秸秆含水量在50-60％；加入秸秆总量15-20％的玉米粉和0.02-0.05％的菌种拌匀，撒在秸秆表面盖严，控制腐熟温度在60℃以下，数天搅拌一次，达到腐熟状态即得到腐熟堆肥；
4)将煤渣自然风干，研磨至通过60-80目筛，得到粉煤灰；
5)将沸石过60-80目筛，烘干备用；
6)将步骤1、2、3、4、5制备的石英砂、纳米铁、腐熟堆肥、粉煤灰、沸石按照质量比混匀，即得PRB填料。
所述的制备方法，其中，石英砂水洗后于70度烘干。
所述的制备方法，其中，表面活性剂为十二烷基磺酸钠可溶性淀粉；络合剂为柠檬酸氯化铵乙二胺四乙酸二钠盐。
所述的制备方法，其中，作物秸秆粉碎为1-3cm长度。
所述的制备方法，其中，制备腐熟堆肥的菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或/和产元假丝酵母。
所述的制备方法，其中，煤渣为自燃煤锅炉的煤渣。
本发明的PRB填料可以用于渗透反应墙中修复污染的地下水。
本发明的PRB填料对地下水中的多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr等)复合污染去除率高，具有吸附效果好，成本低廉等特点，填料的成份多为常见废弃物和易制取材料，降低了修复成本，并解决了多种重金属复合污染修复难的问题。
附图说明
图1是本发明的PRB填料对As(Ш)和As(V)混合溶液的去除率与时间关系。
图2是本发明的PRB填料对As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)混合溶液的去除率与时间关系。
具体实施方式
实施例1：PRB填料的制备：
1)将石英砂用纯净水冲洗干净后于70度烘干后，过60目筛备用；
2)将可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂(十二烷基磺酸钠可溶性淀粉等)和络合剂(为柠檬酸氯化铵乙二胺四乙酸二钠盐等)，并在滴加的速度为5mL/s，反应温度控制在15-40℃的条件下，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，将反应产物过滤，淋洗，常温干燥12-24h，即得到纯黑色的纳米铁粉末，过60目筛备用；
3)将作物秸秆(如玉米秆)用粉碎机粉碎为1-3cm长度。粉碎后的秸秆用水浇湿、渗透，秸秆含水量在60％左右用20％玉米粉同0.04％菌种(菌种可以是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和产元假丝酵母中的一种或任意比例的混合物)拌匀，撒在秸秆表面，用塑料布盖严。控制腐熟温度在60℃以下，2天搅拌一次，15-20天后达到腐熟状态，即可得到腐熟堆肥，备用；
4)将自燃煤锅炉的煤渣自然风干，然后研磨至通过60目筛即得到粉煤灰备用；
5)将沸石过60目筛，于70度烘干后，备用；
6)将上述步骤1、2、3、4、5中制备的石英砂、纳米铁、腐熟堆肥、粉煤灰、沸石按质量比：30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰混匀，即制得渗透反应墙(PRB)填料。
实施例2：制得的PRB填料用于渗透反应墙修复污染的地下水
含砷地下水是全世界共同关注的重要环境问题之一，长期暴露到质量浓度高于0.1mg/L砷环境中，将会引起神经紊乱、肝癌、肺癌等疾病。在地表水和地下水中，砷主要以三价砷As(Ⅲ)和五价砷As(Ⅴ)形式存在。在含砷地下水中96％都为As(Ⅲ)，而As(Ⅲ)毒性为As(Ⅴ)的60倍。大多数国家对饮用水含砷量都有严格界定，2001年美国环保局饮用水中砷的标准由50μg·L-1降为10μg·L-1。因此对于地下水中砷污染治理迫在眉睫。
称取5g制备的PRB填料，对起始质量浓度As(Ⅲ)1015μg/L和As(Ⅴ)为857μg/L，体积为4L。As(Ⅲ)和As(Ⅴ)混合溶液进行吸附实验，即固液比为5g:4L。
PRB填料对As(Ш)和As(V)的混合液去除效果从图1中可看出，10min时，As(Ш)和As(V)的去除率已达到95％以上，反应60min后，对砷的去除率在99.5％以上，As(Ш)和As(V)的总质量浓度为3.36μg/L，低于世界卫生组织建议的饮用水标准10μg/L。
实施例3：制得的PRB填料用于渗透反应墙修复污染的地下水
一些有毒有害的元素通过饮用水或农作物灌溉进入食物链是一个非常普遍的现象，特别是在一些经济比较落后的国家。因As、Cd和Pb三种元素本身毒性大而且在污染水体中普遍存在，所以关于这3种元素的治理问题尤其迫切。通常对于含有As、Cd和Pb混合污染物大量水体的处理在技术上有难度且成本高。因此研究利用混合填料对As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)3种元素混合溶液进行实验。
称取5g制备的PRB填料，对起始质量浓度As(Ш)为1130μg·L-1、Cd(Ⅱ)为1453μg·L-1和1464μg·L-1Pb(Ⅱ)混合液进行吸附实验，反应液体积为4L，即固液比为5g∶4L，其他条件同实施例2。
PRB填料对As(III)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)去除效果见图2，由图2可知，在5min之内，混合填料对Pb(Ⅱ)去除率为100％，As(Ш)浓度由起始质量浓度1130μg·L-1降为29.4μg·L-1，去除率达97％，Cd(Ⅱ)由1453μg·L-1降为170.8μg·L-1，去除率达88％以上。去除速率快慢顺序为Pb(Ⅱ)>As(III)>Cd(Ⅱ)。另外，重金属离子Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)存在时，对纳米铁去除砷的速率并没有明显影响。

Claims (10)

1.一种用于修复地下水重金属复合污染的PRB填料，以质量分数计，组成为20-30％沸石，20-30％纳米铁，5-10％石英砂，5-10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的PRB填料，其中，以质量分数计，组成为30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰。
3.权利要求1所述PRB填料的制备方法：
1)石英砂水洗后烘干，过60-80目筛备用；
2)可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂和络合剂，滴加速度为3-7mL/s，反应温度控制在15-40℃，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，过滤淋洗，常温下干燥，即得纳米铁粉末，过60-80目筛备用；
3)作物秸秆粉碎后用水浇湿、渗透，秸秆含水量在50-60％；加入秸秆总量15-20％的玉米粉和0.02-0.05％的菌种拌匀，撒在秸秆表面盖严，控制腐熟温度在60℃以下，数天搅拌一次，达到腐熟状态即得到腐熟堆肥；
4)将煤渣自然风干，研磨至通过60-80目筛，得到粉煤灰；
5)将沸石过60-80目筛，烘干备用；
6)将步骤1、2、3、4、5制备的石英砂、纳米铁、腐熟堆肥、粉煤灰、沸石按照质量比混匀，即得PRB填料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，石英砂水洗后于70度烘干。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，表面活性剂为十二烷基磺酸钠可溶性淀粉。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，络合剂为柠檬酸氯化铵乙二胺四乙酸二钠盐。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其中，作物秸秆粉碎为1-3cm长度。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其中，制备腐熟堆肥的菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或/和产元假丝酵母。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其中，煤渣为自燃煤锅炉的煤渣。
10.权利要求1所述的PRB填料在修复地下水重金属污染中的应用。
CN201610910734.2A 2016-10-19 2016-10-19 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用 Pending CN106587369A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610910734.2A CN106587369A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610910734.2A CN106587369A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106587369A true CN106587369A (zh) 2017-04-26

Family

ID=58556087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610910734.2A Pending CN106587369A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106587369A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108191034A (zh) * 2018-03-15 2018-06-22 哈尔滨工业大学 一种催化NaBH4同步产氢、除Cr(Ⅵ)的方法
CN109650642A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 卢松 一种有效处理黄原胶工业废水的环保工艺
CN112691638A (zh) * 2020-12-08 2021-04-23 广西博世科环保科技股份有限公司 一种基于催化剂滤渣改性的prb填料及其制备方法
CN113184945A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 一种环境友好型铁基矿物复合材料及其制备方法与应用
CN114524504A (zh) * 2021-12-27 2022-05-24 山东坊能新动能科学研究院有限公司 一种用于地下水处理的生物质负载可渗透反应墙材料及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030053231A (ko) * 2001-12-22 2003-06-28 재단법인 포항산업과학연구원 토탄을 포함하는 반응벽체 및 그를 이용한 지하수 정화방법
CN103736719A (zh) * 2014-01-02 2014-04-23 重庆绿色智能技术研究院 基于植物仿生的污染土壤原位自持修复装置和方法
CN104001934A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 沈阳化工大学 一种分散纳米铁颗粒制备方法
CN203991651U (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 四川达沃斯生态环保科技有限公司 一种用于修复重金属污染的渗透结构
CN105130137A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 中国地质大学（武汉） 复合型污染地下水的原位修复系统及修复方法
CN105502671A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 陕西科技大学 用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030053231A (ko) * 2001-12-22 2003-06-28 재단법인 포항산업과학연구원 토탄을 포함하는 반응벽체 및 그를 이용한 지하수 정화방법
CN103736719A (zh) * 2014-01-02 2014-04-23 重庆绿色智能技术研究院 基于植物仿生的污染土壤原位自持修复装置和方法
CN104001934A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 沈阳化工大学 一种分散纳米铁颗粒制备方法
CN203991651U (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 四川达沃斯生态环保科技有限公司 一种用于修复重金属污染的渗透结构
CN105130137A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 中国地质大学（武汉） 复合型污染地下水的原位修复系统及修复方法
CN105502671A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 陕西科技大学 用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
程荣: "《活性渗滤墙技术与地下水污染修复》", 30 April 2014, 世界图书广东出版公司 *
赵兵: "《有机肥生产使用手册》", 31 January 2014, 金盾出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109650642A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 卢松 一种有效处理黄原胶工业废水的环保工艺
CN108191034A (zh) * 2018-03-15 2018-06-22 哈尔滨工业大学 一种催化NaBH4同步产氢、除Cr(Ⅵ)的方法
CN108191034B (zh) * 2018-03-15 2020-11-03 哈尔滨工业大学 一种催化NaBH4同步产氢、除Cr(Ⅵ)的方法
CN112691638A (zh) * 2020-12-08 2021-04-23 广西博世科环保科技股份有限公司 一种基于催化剂滤渣改性的prb填料及其制备方法
CN113184945A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 一种环境友好型铁基矿物复合材料及其制备方法与应用
CN113184945B (zh) * 2021-04-28 2023-01-31 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 一种环境友好型铁基矿物复合材料及其制备方法与应用
CN114524504A (zh) * 2021-12-27 2022-05-24 山东坊能新动能科学研究院有限公司 一种用于地下水处理的生物质负载可渗透反应墙材料及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Highly effective stabilization of Cd and Cu in two different soils and improvement of soil properties by multiple-modified biochar
CN106587369A (zh) 一种用于地下水重金属污染的prb填料及制法和应用
CN103788960B (zh) 一种修复土壤重金属的功能性肥料及修复剂
Villasenor et al. Composting domestic sewage sludge with natural zeolites in a rotary drum reactor
CN104327858B (zh) 一种土壤重金属复合稳定剂及其对土壤重金属的钝化方法
CN108393346A (zh) 一种过氧化钙-生物炭修复农用土壤的方法
CN106147778A (zh) 用于修复土壤重金属复合污染的钝化剂、制备方法及其应用
CN105950165B (zh) 一种铬污染土壤修复改良剂及其修复方法
CN105802637A (zh) 一种土壤重金属钝化剂及制备方法及对土壤镉的钝化方法
Doelsch et al. Impact of pig slurry and green waste compost application on heavy metal exchangeable fractions in tropical soils
CN104190698B (zh) 一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法
Yan et al. Evaluation of hydroxyapatite derived from flue gas desulphurization gypsum on simultaneous immobilization of lead and cadmium in contaminated soil
CN104525123A (zh) 一种应用去除土壤中重金属的多孔复合材料及其制备方法
CN104178178B (zh) 一种能够钝化蔬菜地土壤铜锌铅的有机改良剂
CN107857674B (zh) 牡蛎壳土壤修复剂及其制备方法
CN107936981A (zh) 土壤重金属复合钝化剂及其制备方法、使用方法和应用
CN104194798B (zh) 一种能够钝化蔬菜地土壤铜锌砷铬的有机改良剂
CN106914484B (zh) 农村固体废弃物污染土壤的生态修复方法
CN109370596A (zh) 一种镉砷复合污染农田土壤的原位钝化修复药剂、制备方法及应用
CN104946262A (zh) 酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂及制备方法
CN111100644A (zh) 一种Cd、Pb污染土壤的微胶囊复合材料、制备方法及修复方法
CN107999535A (zh) 一种利用草本植物修复镉污染土壤的方法
Gao et al. Organic amendments for in situ immobilization of heavy metals in soil: A review
CN104984988B (zh) 利用复合改良剂修复酸性重金属污染土壤的方法
CN108752127A (zh) 一种改良盐碱地的生物质废弃物土壤调理剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170426

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication