CN106830269A - 一种黑臭水体修复剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种黑臭水体修复剂，由以下重量份的原料制备而成：过硫酸盐30‑40份、聚丙烯酰胺10‑15份、钠基膨润土10‑15份、缓冲盐5‑10份、铁粉30‑40份、活性炭粉10‑15份、锌粉3‑5份、铜粉3‑5份、硅酸盐水泥15‑20份。制备方法为：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到半成品A；然后注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。将修复剂应用于受污染水体修复，能够对黑臭水体等污染严重且成分复杂的水体进行有效的净化，整个过程不会造成二次污染，对水体和生物无害。

Description

一种黑臭水体修复剂及其制备方法与应用

技术领域：

本发明涉及水体修复技术领域，具体涉及一种黑臭水体修复剂及其制备方法与应用。

技术背景：

水温适宜、水流缓慢和营养盐丰富是城市河道、湖塘的显著特点。而黑臭水体则是过量纳污导致水体生态失衡、缺氧环境下的生化结果，水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰、硫化物等黑色物质。

目前我国的城市地表水污染现状非常严峻，据最新的2010年中国环境状况公报显示，七大水系的409个地表水国控监测断面中，符合Ⅰ-Ⅲ类水质，Ⅳ-Ⅴ类水质和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为59.9％，27.3％和16.4％。特别是城市河流黑臭问题突出。如上海的苏州河，宁波的内河，南京的秦淮河常州的大通河等等。

黑臭水体的处理方法大致分为物理，化学以及生物法。物理法和化学法对于处理黑臭水体存在费用高，,目前国外的一些应用表明物理化学方法在一些处理实例中仍然效果良好，对于某些只采用生物法处理效果不达标的污水有较好作用。

现有技术中大多采用混凝剂或过氧化物作为单一组分处理黑臭水体，虽然这些化学制剂能够在水体修复中起到一定的效果，然而这些制剂具有很大的局限性，例如混凝剂只能起到混凝的作用，过氧化物释放氧的时间过短，导致不能持久为水体提供氧气，效果大打折扣。

鉴于上述问题，申请人特提出本发明，结合微电解、过氧化物、混凝剂在水处理过程中各自的优点，创造性地进行组合，制成的修复剂相对于常规单一的微电解填料、混凝剂、过氧化剂来说，能显著提高氧化性和持续供氧能力，发挥相互协同的技术效果，应用与黑臭水体的生态修复，能大幅降低成本，通过原位修复，无须使用大型工程机械对水体区域进行清淤、清理、重新规划建设施工等，实现低成本无害化修复黑臭水体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黑臭水体修复剂，以解决现有技术中水体修复剂组分单一、无法长效高效净化水体、有效分解污染物的技术问题。

本发明所述的修复剂以过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥作为主要原料，称量、混匀、加水、挤压成型、养护等步骤得到，将该修复剂用于黑臭水体修复，可提供长效氧化作用和较高的氧化电位，同时具有铁碳原电池的微电解作用，可高效去除COD、降低浊度、降低水体中的固体物质含量，有效净化水质，恢复水体自净功能。

本发明一种黑臭水体修复剂，该修复剂由以下重量份的原料制备而成：

过硫酸盐 30-40份；

聚丙烯酰胺 10-15份；

钠基膨润土 10-15份；

缓冲盐 5-10份；

铁粉 30-40份；

活性炭粉 10-15份；

锌粉 3-5份；

铜粉 3-5份；

硅酸盐水泥 15-20份。

优选地，一种黑臭水体修复剂，由以下重量份的组分制备得到：

过硫酸盐 35份；

聚丙烯酰胺 12份；

钠基膨润土 12份；

缓冲盐 6份；

铁粉 35份；

活性炭粉 15份；

锌粉 4份；

铜粉 4份；

硅酸盐水泥 18份。

本发明一种黑臭水体修复剂，所述的过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾的混合物。

本发明一种黑臭水体修复剂，所述的过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成的混合物。

本发明一种黑臭水体修复剂，所述的缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。

本发明一种黑臭水体修复剂，所述的缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠按质量比1:1制成的混合物。

本发明提供一种黑臭水体修复剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)混合：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到半成品A；

2)挤压成型：将步骤1)得到的半成品A注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。

本发明提供上述黑臭水体修复剂的应用，即上述黑臭水体修复剂在黑臭水体修复的应用。

本发明的原理简述如下：

本发明修复剂中所加入的过硫酸盐具有较强的氧化性，可缓慢氧化水体中的有机分子，进而将水体中导致污染物的有机物降解为短链片段，进一步降解成小分子。过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S₂O₈ ^2-，其标准氧化还原电位达+2.01V，接近于臭氧，大于高锰酸根和过氧化氢。其分子中含有过氧基(-O-O-)，是较强的氧化剂。

在常温下和单一组分条件下，过硫酸盐对有机物的氧化一般效果不显著。然而，在热、光、过渡金属离子等条件的激发下，过硫酸盐活化分解为硫酸根自由基·SO₄ ^2-，过程如下所示：

S₂O₈ ^2-+Fe²⁺→Fe³⁺+·SO₄ ^2-+SO₄ ^2-

·SO₄ ^2-中有一个孤对电子，其氧化还原电位为+2.6V，接近于羟基自由基·OH(+2.8V)，具有较高的氧化能力，理论上可以快速降解大多数有机氧化物，可将其矿化为二氧化碳和无机酸。

本发明的修复剂加入了聚丙烯酰胺，能高效将水中的浮游颗粒杂质进行絮凝沉淀，同时加入的钠基膨润土具有高吸附能力，能吸附大量的溶解性有机污染物、协同去除色度。

本发明的修复剂中加入了缓冲盐，能够调控水体PH环境，促使修复剂适应水体环境，提高修复净化能力。

本发明特别加入了Fe-C体系，修复剂中形成无数个原电池，可以与废水中的高浓度有机物发生氧化还原、混凝、絮凝、吸附、催化等反应，将大分子有机物降解为小分子物质，降低COD和毒性，提高B/C比和可生化性；同时加入了锌、铜等金属等催化剂，形成多元催化系统，增大了电位差，吉布斯自由能负值进一步提高，电位差增大，氧化效率提高，反应速度更快。

本发明使用的硅酸盐水泥，起到的作用是将各种组分粘合在一起，包覆了微电解材料、催化材料、吸附材料、絮凝材料、强氧化材料等，既能紧密将各种组分结合，又能依靠钠基膨润土、活性炭等多孔材料阻隔，是一种多孔复合多功能的净化剂。

本发明相对于现有技术的优点：

1、通过增加多组分的原料形成配方，形成具有氧化还原、混凝、絮凝、吸附、催化、氧化等作用，并加入粘结剂、缓冲剂，形成新的复合多元的修复剂；

2、本发明修复剂相对于单一的过硫酸盐或微电解填料相比，具有协同作用，从原理上讲，微电解过程产生二价铁离子，能大大激发过硫酸盐活化分解为硫酸根自由基·SO₄ ^2-，接近羟基自由基的效果，而不是简单的混合或组合，试验得到的效果证明具有大的协同作用；

3、本发明所得的修复剂用于黑臭水体修复，由于高度粘合，修复剂能缓慢释放氧化因子，微电解材料在催化剂的作用下也不易板结，能起到长效氧化作用。

本发明得到的修复剂为正方体形，使用方便，操作简单，能够对黑臭水体等污染严重且成分复杂的水体进行有效的净化，整个过程不会造成二次污染，对水体和生物无害。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：一种黑臭水体修复剂及其制备方法

一种黑臭水体修复剂，由以下重量份的组分制备得到：过硫酸盐40份；聚丙烯酰胺15份；钠基膨润土15份；缓冲盐10份；铁粉40份；活性炭粉15份；锌粉5份；铜粉5份；硅酸盐水泥20份；

其中过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成的混合物；

缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠按质量比1:1制成的混合物；

上述黑臭水体修复剂的制备方法，包括以下步骤：

1)混合：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到混合物；

2)挤压成型：将步骤1)得到的混合物注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。

实施例2：一种黑臭水体修复剂及其制备方法

一种黑臭水体修复剂，由以下重量份的组分制备得到：过硫酸盐30份；聚丙烯酰胺10份；钠基膨润土10份；缓冲盐5份；铁粉30份；活性炭粉10份；锌粉3份；铜粉3份；硅酸盐水泥15份；

其中过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成的混合物；

缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠按质量比1:1制成的混合物；

上述黑臭水体修复剂的制备方法，包括以下步骤：

1)混合：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到混合物；

2)挤压成型：将步骤1)得到的混合物注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。

实施例3：一种黑臭水体修复剂及其制备方法

一种黑臭水体修复剂，由以下重量份的组分制备得到：过硫酸盐35份；聚丙烯酰胺12份；钠基膨润土12份；缓冲盐6份；铁粉35份；活性炭粉15份；锌粉4份；铜粉4份；硅酸盐水泥18份；

其中过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成的混合物；

缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠按质量比1:1制成的混合物；

上述黑臭水体修复剂的制备方法，包括以下步骤：

1)混合：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到混合物；

2)挤压成型：将步骤1)得到的混合物注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。

实施例4：本发明制备的修复剂、过硫酸盐用于受污染水体修复的对比试验

在5个20L的水箱内装入15L受污染的湖水，向其中3个水箱内分别投入实施例1、实施例2、实施例3制备的修复剂10g，向1个水箱内投入单一组分过硫酸盐(过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成)10g，设置1个水箱作为空白对照组(不投入任何物质)，7天后进行取样检测。

表1修复剂用于水体修复的对比试验结果

Claims (8)

1.一种黑臭水体修复剂，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：

过硫酸盐30-40份；

聚丙烯酰胺10-15份；

钠基膨润土10-15份；

缓冲盐5-10份；

铁粉30-40份；

活性炭粉10-15份；

锌粉3-5份；

铜粉3-5份；

硅酸盐水泥15-20份。

2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体修复剂，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：

过硫酸盐35份；

聚丙烯酰胺12份；

钠基膨润土12份；

缓冲盐6份；

铁粉35份；

活性炭粉15份；

锌粉4份；

铜粉4份；

硅酸盐水泥18份。

3.根据权利要求1或2所述的一种黑臭水体修复剂，所述的过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种黑臭水体修复剂，所述的过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸氢钾按质量比1:1制成的混合物。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种黑臭水体修复剂，所述的缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种黑臭水体修复剂，所述的缓冲盐为碳酸钠和碳酸氢钠按质量比1:1制成的混合物。

7.权利要求1至6任意一项所述的一种黑臭水体修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)混合：将过硫酸盐、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、缓冲盐、铁粉、活性炭粉、金属粉、硅酸盐水泥等各种原料按比例混合，加入适量的水，得到半成品A；

2)挤压成型：将步骤1)得到的半成品A注入蜂窝状模具，挤压，制成正方体形，然后将其置于室温下，避光养护7天，得到修复剂成品。

8.权利要求1至6任意一项所述的一种黑臭水体修复剂在修复污染水体中的应用。