CN107158804A - 一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料、其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料、其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料所述过滤材料包括反应介质、填充介质、细黄沙和水泥四种成分，且反应介质、填充介质、细黄沙和水泥的质量比为1：(0.5‑1.5)：(0.1‑0.2)：(0.3‑0.5)；所述反应介质为氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的混合；所述填充介质为硅藻土、活性炭和羟基磷灰石的混合。还提供了其制备方法和应用。该过滤材料可提高铜离子和镍离子超标基坑水的处置效率。同时，过滤材料中的反应介质缓慢释放，可长时间持续反应，提高材料的利用效率。

Description

一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料、 其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及一种去除土壤修复工程中铜离子和镍离子超标基坑水的过滤材料及其制备方法，属于土壤修复技术领域。
背景技术
随着政府和人民的环保意识的增强，受污染土壤的修复工作在全国各地迅速开展起来。在对污染土壤进行异位修复和原地异位修复时，需要对污染土壤进行清挖。由于地表积水和地下水的存在，使得清挖土壤后形成的基坑容易产生基坑水。清挖深度越大，往往基坑水量也越大。当土壤的污染源是铜和镍时，所产生的基坑水中的铜离子和镍离子极易超标。而这一点，在土壤修复的过程中，很容易忽略其危害。因此，在一些修复工程中，出现大量的基坑水未经检测而不确定是否达标就直接外排乱排的现象。因此，快速处理铜离子和镍离子超标的基坑水成为被铜和镍污染土壤修复过程中一大难题。
目前，国内处理铜离子和镍离子超标水的工艺大多在反应容器中投加反应药剂沉淀铜离子和镍离子，再通过过滤装置去除。这种工艺适合处置超标水水量比较少的情况。还有一些工艺是加入吸附材料，通过吸附的方式去除铜离子和镍离子。然而，这种工艺处置效率低。
因此，为了克服现有技术所存在的上述缺陷，特提出此申请。
发明内容
本申请的目的之一在于，提供一种去除土壤修复工程中铜离子和镍离子超标基坑水的过滤材料。该过滤材料可提高铜离子和镍离子超标基坑水的处置效率。同时，过滤材料中的反应介质缓慢释放，可长时间持续反应，提高材料的利用效率。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料包括反应介质、填充介质、细黄沙和水泥四种成分，且反应介质、填充介质、细黄沙和水泥的质量比为1：(0.5-1.5)：(0.1-0.2)：(0.3-0.5)；所述反应介质为氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的混合；所述填充介质为硅藻土、活性炭和羟基磷灰石的混合。
优选地，所述过滤材料为颗粒状混合物，颗粒的平均粒径为2—4mm。
优选地，所述反应介质中，氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的质量比为1：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)。
优选地，所述填充介质中，硅藻土、活性炭和羟基磷灰石的质量比为1：(0.3-0.7)：(0.1-2)。
优选地，所述过滤材料按照以下方法制备：
将反应介质、填充介质、细黄沙和水泥混合均匀，喷洒水后得到膏状混合介质，再经养护和粉碎，得到所述的过滤材料。
优选地，所述过滤材料按照以下方法制备：
(1)按照质量比为1：(0.01—0.05)：(0.01—0.05)分别称取氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，再将其混合均匀，得到反应介质混合物；
(2)按照质量比：1：(0.3—0.7)：(0.1—2)分别称取硅藻土、活性炭和羟基磷灰石，再将其混合均匀，得到填充介质混合物；
(3)将步骤(1)所得的反应介质混合物、步骤(2)所得的填充介质、细黄沙和水泥按质量比1：(0.5—1.5)：(0.1—0.2)：(0.3—0.5)混合均匀，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得的膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
本申请的目的之二在于，提供一种去除土壤修复工程中铜离子和镍离子超标基坑水的过滤材料的制备方法。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)按照质量比为1：(0.01—0.05)：(0.01—0.05)分别称取氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，再将其混合均匀，得到反应介质混合物；
(2)按照质量比：1：(0.3—0.7)：(0.1—2)分别称取硅藻土、活性炭和羟基磷灰石，再将其混合均匀，得到填充介质混合物；
(3)将步骤(1)所得的反应介质混合物、步骤(2)所得的填充介质、细黄沙和水泥按质量比1：(0.5—1.5)：(0.1—0.2)：(0.3—0.5)混合均匀，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得的膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的膏状混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的膏状混合介质制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
优选地，步骤(4)中，所述的养护是指使膏状混合介质成为硬化干燥的混合介质的过程。
优选地，步骤(5)中，具体包括，将步骤(4)所得的养护好的混合介质经粉碎机进行粉碎制成平均粒径为2-4mm颗粒介质。
本申请的目的之三在于，提供了一种过滤材料在过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水方面的应用。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种过滤材料在过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水方面的应用。
优选地，所述应用具体包括将所述过滤材料置于过滤设备中进行过滤所需处理的水即可。
将过滤材料填充于过滤设备、过滤装置或板框压滤机中，再让铜离子和镍离子超标的基坑水通过上述装置，过滤材料中的反应介质与铜离子和镍离子发生反应生成氢氧化铜和氢氧化镍沉淀。
Ca(OH)2→OH-
NaOH→OH-
KOH→OH-
Cu2++OH-→Cu(OH)2↓
Ni2++OH-→Ni(OH)2↓
然后，材料中的填充介质起到过滤沉淀的作用。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本申请所提供的过滤材料可提高含铜离子和镍离子超标的基坑水的处置效率，处置效率得到了大大的提供。同时，过滤材料中的反应介质缓慢释放，可长时间持续反应，提高材料的利用效率，降低了处置成本。
(2)本申请所提供的过滤材料的制备方法，简单易行。
(3)将本申请所提供的过滤材料填充于过滤设备，过滤装置和板框压滤机中，通过释放反应介质与铜离子和镍离子反应生成沉淀，然后过滤介质滤去沉淀，达到去除土壤修复工程中基坑水超标的铜离子和镍离子，提高基坑水的处置效率的目的。材料中的反应介质缓慢释放，可长时间持续反应，提高材料的利用效率。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料和设备均通过商业途径购买。
实施例1
制备方法：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其制备方法如下：
(1)氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾为反应介质,按照质量比为：1：0.02：0.01均匀混合；
(2)硅藻土、活性炭、羟基磷灰石为填充介质，按照质量比：1：0.5：1.7均匀混合；
(3)反应介质、填充介质、细黄沙、水泥按质量比1：0.5：0.1：0.4均匀混合，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得养护好的混合介质制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
应用：
将30g过滤材料填于漏斗中，加水润湿。然后，向漏斗中加入铜离子浓度为63mg/L，镍离子浓度为19mg/L的溶液300mL，进行快速抽滤。所得滤液中铜离子浓度0.3mg/L，镍离子浓度为0.1mg/L。
实施例2
制备方法：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其制备方法如下：
(1)氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾为反应介质,按照质量比为：1：0.01：0.04均匀混合；
(2)硅藻土、活性炭、羟基磷灰石为填充介质，按照质量比：1：0.3：1均匀混合；
(3)反应介质、填充介质、细黄沙、水泥按质量比1：1：0.2：0.5均匀混合，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质经粉碎机粉碎制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
应用：
将20g过滤材料填于漏斗中，加水润湿。然后，向漏斗中加入铜离子浓度为46mg/L，镍离子浓度为107mg/L的溶液300mL，进行快速抽滤。所得滤液中铜离子浓度0.5mg/L，镍离子浓度为0.2mg/L。
实施例3
制备方法：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其制备方法如下：
(1)氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾为反应介质,按照质量比为：1：0.04：0.02均匀混合；
(2)硅藻土、活性炭、羟基磷灰石为填充介质，按照质量比：1：0.6：1.3均匀混合；
(3)反应介质、填充介质、细黄沙、水泥按质量比1：0.8：0.2：0.4均匀混合，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质制成平均粒径为2—4mm颗粒介质。
应用：
将40g过滤材料填于漏斗中，加水润湿。然后，向漏斗中加入铜离子浓度为114mg/L，镍离子浓度为158mg/L的溶液500mL，进行快速抽滤。所得滤液中铜离子浓度0.6mg/L，镍离子浓度为0.5mg/L。
实施例4
制备方法：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其制备方法如下：
(1)氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾为反应介质,按照质量比为：1：0.03：0.01均匀混合；
(2)硅藻土、活性炭、羟基磷灰石为填充介质，按照质量比：1：0.5：1均匀混合；
(3)反应介质、填充介质、细黄沙、水泥按质量比1：1：0.2：0.5均匀混合，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质经粉碎机粉碎制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
应用：
将150g过滤材料填于小型板框压滤机。然后，通过水泵向压滤机中连续加入铜离子浓度为78mg/L，镍离子浓度为36mg/L的溶液4000mL。所得滤液中铜离子浓度0.4mg/L，镍离子浓度为0.2mg/L。
实施例5
制备方法：
一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其制备方法如下：
(1)氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾为反应介质,按照质量比为：1：0.05：0.05均匀混合；
(2)硅藻土、活性炭、羟基磷灰石为填充介质，按照质量比：1：0.6：1.8均匀混合；
(3)反应介质、填充介质、细黄沙、水泥按质量比1：1.3：0.2：0.5均匀混合，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质经粉碎机粉碎制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
应用：
将150g过滤材料填于小型板框压滤机。然后，通过水泵向压滤机中连续加入铜离子浓度为219mg/L，镍离子浓度为167mg/L的溶液2000mL。所得滤液中铜离子浓度0.5mg/L，镍离子浓度为0.7mg/L。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料包括反应介质、填充介质、细黄沙和水泥四种成分，且反应介质、填充介质、细黄沙和水泥的质量比为1：(0.5-1.5)：(0.1-0.2)：(0.3-0.5)；所述反应介质为氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的混合；所述填充介质为硅藻土、活性炭和羟基磷灰石的混合。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料为颗粒状混合物，颗粒的平均粒径为2—4mm。
3.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述反应介质中，氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的质量比为1：(0.01-0.05)：(0.01-0.05)。
4.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述填充介质中，硅藻土、活性炭和羟基磷灰石的质量比为1：(0.3-0.7)：(0.1-2)。
5.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料按照以下方法制备：
将反应介质、填充介质、细黄沙和水泥混合均匀，喷洒水后得到膏状混合介质，再经养护和粉碎，得到所述的过滤材料。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的用于过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)按照质量比为1：(0.01—0.05)：(0.01—0.05)分别称取氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾，再将其混合均匀，得到反应介质混合物；
(2)按照质量比：1：(0.3—0.7)：(0.1—2)分别称取硅藻土、活性炭和羟基磷灰石，再将其混合均匀，得到填充介质混合物；
(3)将步骤(1)所得的反应介质混合物、步骤(2)所得的填充介质、细黄沙和水泥按质量比1：(0.5—1.5)：(0.1—0.2)：(0.3—0.5)混合均匀，喷洒水使其成为膏状混合介质；
(4)将步骤(3)所得的膏状混合介质养护18—20天，得到养护好的混合介质；
(5)将步骤(4)所得的养护好的混合介质制成平均粒径为2—4mm颗粒介质，得到所述的过滤材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的养护是指使所述膏状混合介质成为硬化干燥的混合介质的过程。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，具体包括，将步骤(4)所得的养护好的混合介质经粉碎机进行粉碎制成平均粒径为2-4mm颗粒介质。
9.如权利要求1-5中任意一项所述的过滤材料或按照权利要求6-8中任意一项所述的制备方法所制备得到的过滤材料在过滤含铜离子和镍离子超标的基坑水方面的应用。
10.根据权利要求9的用途，其特征在于，所述应用具体包括将所述过滤材料置于过滤设备中进行过滤所需处理的水即可。
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