CN108636997B - 用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下水修复领域，具体而言，涉及一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料及其制备方法。该介质材料，以质量百分比计，介质材料包括30‑70％的次氯酸盐缓释颗粒，余量为石灰石；其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥；碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥的质量比为1‑3:1‑3:1‑2。该介质材料能够有效地修复受氰化物污染的地下水，本材料使用寿命长。该介质材料有利于含氰地下水污染修复技术—可渗透反应墙技术的推广与应用。

Description

用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及地下水修复领域，具体而言，涉及一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料及其制备方法。

背景技术

可渗透反应墙技术是一项新兴的地下水污染治理技术，具有投资少、扰动小、对污染物可以长期治理等优点，近年来得到迅速发展。

含氰地下水修复可使用的技术较多，需要在特定的环境和条件下择优选择。针对大面积浓度较低的含氰地下水的修复，选用可渗透反应墙技术具有其独特的优越性。首先，修复成本低，在大面积、大体量含氰地下水污染区的修复上，采用原位可渗透反应墙技术在修复成本上具有不可替代性，特别适用于黄金冶炼尾矿库区含氰地下水污染的修复；其次，修复效果好，可渗透反应墙技术的另一大优点就是墙体反应材料可更换，可持续修复时间长，修复效果好；第三，运行维护简单，可渗透反应墙建成后只需定期监测墙体上下游水质变化情况，墙体材料可数年甚至数十年更换一次，运行维护简单，且维护成本很低；除此之外，可渗透反应墙修复技术还有地上设施少、占地面小、对地上环境干扰小、不影响场地开发利用等诸多优点。

实际上，介质材料的选择不仅影响受污染地下水的去除效果，而且决定了可渗透反应墙的使用寿命。因此，用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料是可渗透反应墙有效处理含氰地下水的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。

本发明的另一目的在于提供一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，以质量百分比计，介质材料包括30-70％的次氯酸盐缓释颗粒，余量为石灰石；其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥；碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥的质量比为1-3:1-3:1-2。

一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，包括以下步骤：以质量百分比计，将30-70％的次氯酸盐缓释颗粒和30-70％的石灰石混合；其中，次氯酸盐缓释颗粒是由碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥按照质量比1-3:1-3:1-2混合均匀后，加水固化制得。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，以质量百分比计，介质材料包括30-70％的次氯酸盐缓释颗粒，余量为石灰石；其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥；碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥的质量比为1-3:1-3:1-2。该介质材料能够有效地修复受氰化物污染的地下水，本材料使用寿命长。该介质材料有利于含氰地下水污染修复技术—可渗透反应墙技术的推广与应用。

本发明提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，包括以下步骤：以质量百分比计，将30-70％的次氯酸盐缓释颗粒和30-70％的石灰石组成的介质材料装填制备可渗透反应墙；其中，次氯酸盐缓释颗粒是由碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥按照质量比1-3:1-3:1-2混合均匀后，加水固化制得。该方法具有制备简单，原料来源丰富，成本低廉，使用寿命长的特点，填充这种材料的可渗透反应墙对含氰地下水具有良好的去除效果，大大提高可渗透反应墙对污染地下水的修复能力，该材料不会产生二次污染的风险。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面对本发明实施例的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，以质量百分比计，介质材料包括30-70％的次氯酸盐缓释颗粒，余量为石灰石。

进一步地，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥。

进一步地，碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥的质量比为1-3:1-3:1-2。

生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等。

在本实施例中，选用生物碳用于修复含氰地下水污染，能够有效地起到吸附的作用，进而有效地对污染物进行处理，达到修复地下水的作用。

进一步地，次氯酸盐是次氯酸的盐，含有次氯酸根离子ClO，其中氯的氧化态为+1。次氯酸盐常以溶液态存在，不稳定，会发生歧化反应生成氯酸盐和氯化物。见光分解为氯化物和氧气。

在碱性环境下，次氯酸盐能够将氰化物氧化分解为无毒的物质。从而有效地净化地下污水。

在本实施例中，选用碱性次氯酸盐改性生物炭，使得生物碳在对地下污水进行吸附处理的同时，能够将氰化物氧化分解为无毒的物质，从而实现了物理、化学作用同时对地下污水进行处理的效果，极大地提高了污水处理的效果和效率。

进一步可选的，在本实施例中，上述的碱性次氯酸盐选择次氯酸钠。

次氯酸钠是最普通“氯”漂白剂，价格较低，市场上容易购买。

因此，在本实施例选用次氯酸钠成本较低，而且修复含氰地下水污染的效果好。

需要说明的是，在本发明其他可选的实施例中，上述的次氯酸盐也可以选择本领域其他常见的盐。可选地，次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，次溴酸钠或次碘酸钠、含氯的氧化物溶液，氯化的磷酸三钠等。

进一步可选的，次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:(0.2-0.6)kg。

从而能够充分地将生物碳浸泡在次氯酸钠溶液中，实现良好的改性效果。

进一步地，次氯酸钠溶液的浓度为15g/L-45.0g/L，次氯酸钠溶液的pH值为9-11。

控制次氯酸钠溶液的pH值在碱性环境，能够有效地保证经过次氯酸钠改性的生物碳对含氰地下水的修复。

进一步地，次氯酸钠溶液的浓度为15g/L-45.0g/L，从而有效地提高了次氯酸钠改性的生物碳对含氰地下水的修复效果。

进一步地，次氯酸盐缓释颗粒的粒径为8mm-25mm。

通过将上述的次氯酸盐缓释颗粒的粒径选择设置为8mm-25mm，能够保证其与骨料以及水泥混合后密实性，进一步地提高整个可渗透反应墙的质量。

进一步地，骨料选自砂、沸石粉或者粉煤灰中的至少一种。

沸石粉是天然的沸石岩磨细而成，颜色为浅绿色、白色。可去除水中氨氮95％，净化水质，缓解转水现象。

在本实施例中，通过选用沸石粉作为骨料，进一步地提高了对含氰地下水的修复效果。

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。

在本实施例中，通过选用粉煤灰作为骨料，进一步地提高了对含氰地下水的修复效果。

本发明的一些实施方式还提供一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，包括以下步骤：

以质量百分比计，将30-70％的次氯酸盐缓释颗粒和30-70％的石灰石混合；其中，次氯酸盐缓释颗粒是由碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥按照质量比1-3:1-3:1-2混合均匀后，加水固化制得。

进一步地，将碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥固化时，加入的水的质量为碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥的总质量的8％-20％。

进一步地，碱性次氯酸盐改性生物炭选自次氯酸钠改性生物炭；氯酸钠改性生物炭是将生物炭投加至pH值9-11，浓度15g/L-45.0g/L的次氯酸钠溶液中浸泡制得；其中，次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:(0.2-0.6kg)。

进一步地，浸泡时间12-48小时。

可选地，上述对将生物炭投加至次氯酸钠溶液中浸泡改性时，可以选择进行多次改性。

该介质材料用于含氰地下水可渗透反应墙后，可以明显改善受氰化物污染地下水的修复效果，有效延长介质的更换周期，在地下水修复过程中无二次污染出现，同时，更换后的介质材料无毒无害，无需进行无害化处置。因此，这种介质材料的开发有利于含氰地下水可渗透反应墙技术的推广与应用，有利于促进我国饮用水安全问题的解决。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：

实施例1

本实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。以质量百分比计，介质材料包括30％的次氯酸盐缓释颗粒，70％的石灰石。次氯酸盐缓释颗粒粒径为8mm。其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥。碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥的质量比为1:1:1。次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:0.2kg。次氯酸钠溶液的浓度为15g/L，次氯酸钠溶液的pH值为9。

该介质材料是这样制得的：

将生物炭投加至pH值9，浓度15g/L的次氯酸钠溶液中浸泡12小时，制得改性生物碳。将改性生物碳、砂和水泥以质量比为1:1:1混合均匀后，加入改性生物碳、砂和水泥总质量的8％的水，搅拌固化制得次氯酸盐缓释颗粒。以质量百分比计，将30％的次氯酸盐缓释颗粒和70％的石灰石混合制得。

实施例2

本实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。以质量百分比计，介质材料包括70％的次氯酸盐缓释颗粒，30％的石灰石。次氯酸盐缓释颗粒粒径为25mm。其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥。碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥的质量比为3:3:2。次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:0.6kg。次氯酸钠溶液的浓度为45g/L，次氯酸钠溶液的pH值为11。

该介质材料是这样制得的：

将生物炭投加至pH值11，浓度45g/L的次氯酸钠溶液中浸泡48小时，制得改性生物碳。将改性生物碳、砂和水泥以质量比为3:3:2混合均匀后，加入改性生物碳、砂和水泥总质量的20％的水，搅拌固化制得次氯酸盐缓释颗粒。以质量百分比计，将70％的次氯酸盐缓释颗粒和30％的石灰石混合制得。

实施例3

本实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。以质量百分比计，介质材料包括50％的次氯酸盐缓释颗粒，50％的石灰石。次氯酸盐缓释颗粒粒径为15mm。其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥。碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥的质量比为2:2:1.5。次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:0.4kg。次氯酸钠溶液的浓度为25g/L，次氯酸钠溶液的pH值为10。

该介质材料是这样制得的：

将生物炭投加至pH值10，浓度25g/L的次氯酸钠溶液中浸泡30小时，制得改性生物碳。将改性生物碳、砂和水泥以质量比为2:2:1.5混合均匀后，加入改性生物碳、砂和水泥总质量的15％的水，搅拌固化制得次氯酸盐缓释颗粒。以质量百分比计，将50％的次氯酸盐缓释颗粒和50％的石灰石混合制得。

实施例4

本实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。以质量百分比计，介质材料包括40％的次氯酸盐缓释颗粒，60％的石灰石。次氯酸盐缓释颗粒粒径为15mm。其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥。碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥的质量比为2:1:1。次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:0.2kg。次氯酸钠溶液的浓度为30g/L，次氯酸钠溶液的pH值为10。

该介质材料是这样制得的：

将生物炭投加至pH值10，浓度30g/L的次氯酸钠溶液中浸泡24小时，制得改性生物碳。将改性生物碳、砂和水泥以质量比为2:1:1混合均匀后，加入改性生物碳、砂和水泥总质量的15％的水，搅拌固化制得次氯酸盐缓释颗粒。以质量百分比计，将40％的次氯酸盐缓释颗粒和60％的石灰石混合制得。

实施例5

本实施例提供的一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料。以质量百分比计，介质材料包括60％的次氯酸盐缓释颗粒，40％的石灰石。次氯酸盐缓释颗粒粒径为10mm。其中，次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥。碱性次氯酸钠改性生物炭、砂以及水泥的质量比为2:2:1。次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:0.4kg。次氯酸钠溶液的浓度为40g/L，次氯酸钠溶液的pH值为10。

该介质材料是这样制得的：

将生物炭投加至pH值10，浓度40g/L的次氯酸钠溶液中浸泡36小时，制得改性生物碳。将改性生物碳、砂和水泥以质量比为2:2:1混合均匀后，加入改性生物碳、砂和水泥总质量的15％的水，搅拌固化制得次氯酸盐缓释颗粒。以质量百分比计，将60％的次氯酸盐缓释颗粒和40％的石灰石混合制得。

实验例：

对实施例1-5提供的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的性能进行考察。

将实施例1-5提供的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料填充至可渗透反应墙，用于修复含氰地下水，研究在中试条件下进行，运行3个月后，氰化物的去除率见表1。

表1实验结果

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，以质量百分比计，所述介质材料包括30-70％的次氯酸盐缓释颗粒，余量为石灰石；

其中，所述次氯酸盐缓释颗粒的主要原料包括碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥；所述次氯酸盐缓释颗粒是由碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料以及水泥加水固化制得，加入的水的质量为所述碱性次氯酸盐改性生物炭、所述骨料与所述水泥的总质量的8％-20％；

所述碱性次氯酸盐改性生物炭、所述骨料以及所述水泥的质量比为1-3:1-3:1-2。

2.如权利要求1所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，

所述碱性次氯酸盐改性生物炭选自次氯酸钠改性生物炭。

3.如权利要求2所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，

所述次氯酸钠改性生物炭中的次氯酸钠溶液的体积与生物炭的质量之比为1L:(0.2-0.6)kg。

4.如权利要求3所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，

所述次氯酸钠溶液的浓度为15g/L-45.0g/L，所述次氯酸钠溶液的pH值为9-11。

5.如权利要求1所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，

所述次氯酸盐缓释颗粒的粒径为8mm-25mm。

6.如权利要求1所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其特征在于，

所述骨料选自砂、沸石粉或者粉煤灰中的至少一种。

7.一种用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

以质量百分比计，将30-70％的次氯酸盐缓释颗粒和30-70％的石灰石混合；

其中，所述次氯酸盐缓释颗粒是由碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥按照质量比1-3:1-3:1-2混合均匀后，加水固化制得。

8.如权利要求7所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，其特征在于，

将所述碱性次氯酸盐改性生物炭、骨料与水泥固化时，加入的水的质量为所述碱性次氯酸盐改性生物炭、所述骨料与所述水泥的总质量的8％-20％。

9.如权利要求7所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，其特征在于，

所述碱性次氯酸盐改性生物炭选自次氯酸钠改性生物炭；

所述次氯酸钠改性生物炭是将生物炭投加至pH值9-11，浓度15g/L-45.0g/L的次氯酸钠溶液中浸泡制得；

其中，所述次氯酸钠溶液的体积与所述生物炭的质量之比为1L:(0.2-0.6kg)。

10.如权利要求9所述的用于修复含氰地下水污染的可渗透反应墙介质材料的制备方法，其特征在于，

浸泡时间12-48小时。