CN108079946A - 一种地下水处理材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种地下水处理材料的制备方法。依次包括如下步骤：按照每克膨润土对应0.1～0.2mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过膨润土加入十六烷基三甲基溴化铵溶液中，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；将水稻秸秆粉末5～10g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末30～50g以及铁粉10～20g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入1～2g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为3～8mm的小球；将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到350～580℃，加热4～8h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。材料廉价易得，具有吸附降解功能。

Description

一种地下水处理材料的制备方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制新材料的开发，尤其涉及一种地下水处理材料的制备方法。
背景技术
根据中国水利部发布的《地下水动态月报》里引用的数据，2103眼受测井中的地下水，有超过80％遭到工业与农业排出的地表水严重污染，使得这些井水不宜作为饮用水与生活用水。中国环境保护部在2011年发布了《全国地下水污染防治规划》，要在2020年之前遏止地下水污染趋势。该规划表示，中国地下水资源开发利用量自上世纪70年代的每年570亿立方米，增长到2009年的每年1100亿立方米，占全国总供水量的近五分之一；中国北部干旱地区则有三分之二的生活用水来自地下。
膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交换能力，在一定的物理-化学条件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Cu2+等可相互交换。该材料便宜廉价，在中国的储量排世界第一，是一种比较好的载体材料。
中国的秸秆资源十分丰富,每年产生约有6～8亿吨秸秆，其中水稻秸秆的产量最多，而且这个数字正逐年增加。由于秸秆燃烧可能是造成空气污染的重要污染源,目前政府正严格控制秸秆焚烧的现象。虽然有研究表明作物秸秆还田可以提高土壤肥力同时还能减少空气污染，但从经济的角度讲，并不是最好的选择。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中的不足，提供一种地下水处理材料的制备方法。
本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：
1)按照每克膨润土对应0.1～0.2mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，烘干研磨，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；
2)将水稻秸秆粉末5～10g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末30～50g以及铁粉10～20g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入1～2g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为3～8mm的小球；
3)将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到350～580℃，加热4～8h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。
本发明的优点是：该材料包含铁、改性膨润土及水稻秸秆经过碳化得到的碳、氧化硅以及碳酸钾，将该材料用于地下水处理时，可以获得多种协同处理过程，比如，铁粉和碳质之间形成铁碳原电池；水稻秸秆持续释放的钾离子可以促进膨润土吸附相应的有机物，吸附后的有机物在铁碳表面可以充分降解，水稻秸秆碳化形成的多孔材料也可以吸附各种污染物，大大提高地下水污染处理效果。
具体实施方式
以下进一步提供本发明的3个实施例：
实施例1
按照每克膨润土对应0.2mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为1％的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，烘干研磨，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；将水稻秸秆粉末10g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末50g以及铁粉20g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入2g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为8mm的小球；将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到580℃，加热8h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。
将制得的地下水处理材料用于处理地下水：0.5g地下水处理材料加入到50mL地下水中，其中硝基苯浓度为5mg/L，30转/分钟搅拌反应30min，硝基苯的去除率为96.3％。
实施例2
按照每克膨润土对应0.1mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过20目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃恒温水浴中搅拌5h，老化12h，离心分离，去掉上清液，烘干研磨，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；将水稻秸秆粉末5g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末30g以及铁粉10g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入1g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为3mm的小球；将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到350℃，加热4h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。
将制得的地下水处理材料用于处理地下水：0.5g地下水处理材料加入到50mL地下水中，其中亚硝酸钠浓度为9mg/L，30转/分钟搅拌反应30min，亚硝酸钠的去除率为98.7％。
实施例3
按照每克膨润土对应0.1mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化18h，离心分离，去掉上清液，烘干研磨，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；将水稻秸秆粉末8g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末45g以及铁粉15g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入2g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为6mm的小球；将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到480℃，加热8h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。
将制得的地下水处理材料用于处理地下水：0.5g地下水处理材料加入到50mL地下水中，其中甲苯浓度为1mg/L，30转/分钟搅拌反应30min，甲苯的去除率为99.2％。

Claims (1)

1.一种地下水处理材料的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：
1)按照每克膨润土对应0.1～0.2mmol十六烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，烘干研磨，得到十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末；
2)将水稻秸秆粉末5～10g和十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土粉末30～50g以及铁粉10～20g混匀，加入少量去离子水，调成糊状，加入1～2g氢氧化铝，继续混合均匀，用挤压造粒的方法制成直径为3～8mm的小球；
3)将小球置于管式炉中，在氮气保护下，升温到350～580℃，加热4～8h，持续通入氮气，直至冷却到室温，即可得到一种地下水处理材料。
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