CN112408574A - 地下水修复的复合修复剂及其制备方法和应用 - Google Patents

地下水修复的复合修复剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种地下水修复的复合修复剂，气化炉渣经过900℃‑1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到炉渣颗粒；污泥风干、破碎，在氮气保护下经650℃‑700℃高温处理，粉碎得到炭化污泥颗粒；在氮气保护下，FeSO 4溶液与聚乙烯吡咯烷酮、NaBH4溶液，搅拌、抽滤、洗涤得到改性纳米零价铁；释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料、改性纳米零价铁、pH缓冲剂混合压制成扁片，煅烧、冷却、破碎后得复合修复剂。本发明提供的地下水修复的复合修复剂，集合了吸附功能、化学氧化功能、催化氧化功能等多种处理方法，效复合修复材料，具有良好的吸附和催化氧化活性；释氧持续时间长，释放效率高，能够保证地下水效果的可持续性。

Description

地下水修复的复合修复剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于地下水修复技术领域，具体涉及地下水修复的复合修复剂及其制备方法和应用。
背景技术
工业废物排放、农药化肥滥用、石油泄露等多种人类活动造成了严重的地下水和土壤。目前地下水修复方法，主要有异位修复与原位修复两种手段。异位修复对地下水扰动较大，易形成污染物的扩散，因此采用的较少。因此原位修复方法越来越受关注。目前原位修复主要是采用修复剂，主要是针对有机污染、重金属等单一性的修复剂，功能比较单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下水修复的复合修复剂，集合吸附、氧化、释氧等多重修复功能，具体的，释氧为污染地下水修复提供固体供氧源，促进地下水；利用吸附材料对有机污染物进行吸附和氧化；改性纳米零价铁对有对有机污染物进行氧化反应的催化，能够进一步强化有机污染物的处理过程。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
地下水修复的复合修复剂，由以下物质，按照质量份数制成：炉渣10～25份、释氧剂 25～35份、硅酸盐水泥5～15份、填料10～20份、炭化污泥10～20份、改性纳米零价铁 5～15份、pH缓冲剂20～30份。
进一步地，所述的炉渣为气化炉渣经过900℃-1250℃高温处理所得。
所述的释氧剂为过氧化钙、过氧化镁中的一种或两种混合。
所述的填料为钙基膨润土、沸石、凹凸棒石中一种或多种混合。
所述的炭化污泥的制备方法为，生活污水处理厂的污泥风干，然后破碎后过80目筛，最后在氮气保护下经650℃-700℃高温处理。
所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中发一种或两者混合。
所述的pH缓冲剂为粉煤灰、电气石、高岭土中一种或多种组合。
本发明提供的地下水修复的复合修复剂的用途，所述的地下水修复的复合修复剂用于地下水净化处理，或用于地表水体净化处理。
该地下水修复的复合修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)气化炉渣经过900℃-1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到粒径80- 150目的炉渣颗粒；
(2)生活污水处理厂的污泥风干含水量低于10％，然后破碎后过80目筛，在氮气保护下经650℃-700℃高温处理，最后粉碎过50-80目，得到炭化污泥颗粒；
(3)在氮气保护下，FeSO4溶液与聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合均匀，搅拌15min后加入NaBH4溶液，继续搅拌20min，静置后真空抽滤，洗涤得到改性纳米零价铁；
(4)先取释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料、改性纳米零价铁、pH缓冲剂加入适量的水混合均匀，压制成扁片；
(5)将扁片在氮气的保护下，在150片在氮气的的温度下煅烧4-6h，氮气保护下冷却到室温，破碎后得复合修复剂。
本发明提供的地下水修复的复合修复剂，炉渣能够吸附有机污染物，释氧剂提供固体供氧源，硅酸盐水泥、填料具有吸附性能，在吸水膨胀后可以减缓释氧剂与水的接触，延长释氧时间，炭化污泥具有吸附性能，抑制粉体团聚，改性纳米零价铁催化加速有机物的降解， pH缓冲剂抑制因释氧材料产生的碱性环境。
本发明提供的地下水修复的复合修复剂，集合了吸附功能、化学氧化功能、催化氧化功能等多种处理方法，效复合修复材料，具有良好的吸附和催化氧化活性；释氧持续时间长，释放效率高，能够保证地下水效果的可持续性；克服了现有地下水修复药剂处理功能单一的问题。
附图说明
图1为实施例对水体的DO变化影响图；
图2为实施例对水体的pH变化影响图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步介绍本发明。
实施例1
地下水修复的复合修复剂，由以下物质，按照质量份数制成：炉渣22份、释氧剂28份、硅酸盐水泥7份、填料13份、炭化污泥18份、改性纳米零价铁5份、pH缓冲剂28份。
所述的释氧剂为过氧化钙。
所述的填料为钙基膨润土。
所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥。
所述的pH缓冲剂为粉煤灰。
该地下水修复的复合修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)气化炉渣经过900℃-1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到粒径100 目的炉渣颗粒；
(2)生活污水处理厂的污泥风干含水量低于10％，然后破碎后过80目筛，在氮气保护下经650℃-700℃高温处理，最后粉碎过80目，得到炭化污泥颗粒；
(3)在氮气保护下，FeSO4溶液与聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合均匀，搅拌15min后加入NaBH4溶液，继续搅拌20min，静置后真空抽滤，洗涤得到改性纳米零价铁；
(4)先取释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料、改性纳米零价铁、pH缓冲剂加入适量的水混合均匀，压制成扁片；
(5)将扁片在氮气的保护下，在150片在氮气的的温度下煅烧6h，氮气保护下冷却到室温，破碎后得复合修复剂。
实施例2
地下水修复的复合修复剂，由以下物质，按照质量份数制成：炉渣24份、释氧剂25份、硅酸盐水泥15份、填料11份、炭化污泥17份、改性纳米零价铁14份、pH缓冲剂21份。
所述的释氧剂为过氧化镁。
所述的填料为沸石、凹凸棒石质量比为1比1混合。
所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥质量比为1比1混合。
所述的pH缓冲剂为高岭土。
该地下水修复的复合修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)气化炉渣经过900℃-1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到粒径120 目的炉渣颗粒；
(2)生活污水处理厂的污泥风干含水量低于10％，然后破碎后过80目筛，在氮气保护下经650℃-700℃高温处理，最后粉碎过80目，得到炭化污泥颗粒；
(3)在氮气保护下，FeSO4溶液与聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合均匀，搅拌15min后加入NaBH4溶液，继续搅拌20min，静置后真空抽滤，洗涤得到改性纳米零价铁；
(4)先取释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料、改性纳米零价铁、pH缓冲剂加入适量的水混合均匀，压制成扁片；
(5)将扁片在氮气的保护下，在150—200℃的温度下煅烧4-6h，氮气保护下冷却到室温，破碎后得复合修复剂。
实施例3
地下水修复的复合修复剂，由以下物质，按照质量份数制成：炉渣14份、释氧剂26份、硅酸盐水泥10份、填料15份、炭化污泥15份、改性纳米零价铁15份、pH缓冲剂20份。
所述的释氧剂为过氧化镁中。
所述的填料为沸石。
所述的硅酸盐水泥为复合硅酸盐水泥。
所述的pH缓冲剂为电气石。
该地下水修复的复合修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)气化炉渣经过900℃-1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到粒径120 目的炉渣颗粒；
(2)生活污水处理厂的污泥风干含水量低于10％，然后破碎后过80目筛，在氮气保护下经650℃-700℃高温处理，最后粉碎过60目，得到炭化污泥颗粒；
(3)在氮气保护下，FeSO4溶液与聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合均匀，搅拌15min后加入NaBH4溶液，继续搅拌20min，静置后真空抽滤，洗涤得到改性纳米零价铁；
(4)先取释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料10～20份、改性纳米零价铁、pH缓冲剂加入适量的水混合均匀，压制成扁片；
(5)将扁片在氮气的保护下，在150片在氮气的的温度下煅烧4-6h，氮气保护下冷却到室温，破碎后得复合修复剂。
效果模拟测试：
1、释氧控制
分别称实施例1到实施例3所得的复合修复剂。
并设置对比例，对比例为过氧化镁作为修复剂，过氧化镁的投加量为1g/L。
各修复剂分别置于50mL的无氧水中进行模拟实验，实验条件为密闭。
定时测定水的溶解氧DO浓度，测试的结果如图1所示。
在实验的释氧初期，对比例的过氧化镁与水能发生快速反应，12h后水中的溶解氧浓度即达到近4.5mg/L，之后水中的溶解氧基本稳定在5mg/L左右，并且60小时候有所下降。而实施例的释氧初期的释氧速率虽然明显低于对比例，与水反应12h后水中溶解氧约为3mg/L 左右；反应36h后，水中溶解氧浓度约为5mg/L，48h以后上升到6mg/L，并没有进一步上升趋势。实施例1到3的的释氧曲线较对比例更为平缓，说明本实施例的修复剂能够调控释氧剂的释氧过程，减少有效氧的浪费。
2、pH调控
分别称实施例1到实施例3所得的复合修复剂。
并设置对比例，对比例为过氧化镁作为修复剂，过氧化镁的投加量为1g/L。
各修复剂分别置于50mL的无氧水中进行模拟实验，实验条件为密闭。
定时测定水的pH，测试的结果如图2所示。
对比例投加过氧化镁作为释氧剂的溶液，pH在60min内迅速升高，达到11.1，在之后的 300min内，pH达到基本稳定在10.5左右。而实施例1到实施例3，溶液在60min后pH升至8左右，之后则基本稳定在8.5左右。说明复合修复剂缓冲了释氧剂造成的pH变化，具有较好的pH调控能力。

Claims (9)

1.地下水修复的复合修复剂，其特征在于，由以下物质，按照质量份数制成：炉渣10～25份、释氧剂25～35份、硅酸盐水泥5～15份、填料10～20份、炭化污泥10～20份、改性纳米零价铁5～15份、pH缓冲剂20～30份。
2.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的炉渣为气化炉渣经过900℃-1250℃高温处理所得。
3.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的释氧剂为过氧化钙、过氧化镁中的一种或两种混合。
4.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的填料为钙基膨润土、沸石、凹凸棒石中一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的炭化污泥的制备方法为，生活污水处理厂的污泥风干，然后破碎后过80目筛，最后在氮气保护下经650保护700℃高温处理。
6.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中发一种或两者混合。
7.根据权利要求1所述的地下水修复的复合修复剂，其特征在于，所述的pH缓冲剂为粉煤灰、电气石、高岭土中一种或多种组合。
8.根据权利要求1到7任一项所述的地下水修复的复合修复剂的用途，其特征在于，所述的地下水修复的复合修复剂用于地下水净化处理，或用于地表水体净化处理。
9.根据权利要求1到7任一项所述的地下水修复的复合修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）气化炉渣经过900℃-1250℃高温灼烧，发生膨胀，冷却后粉碎，过筛得到粒径80-150目的炉渣颗粒；
（2）生活污水处理厂的污泥风干含水量低于10%，然后破碎后过80目筛，在氮气保护下经650℃-700℃高温处理，最后粉碎过50-80目，得到炭化污泥颗粒；
（3）在氮气保护下， FeSO 4溶液与聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合均匀，搅拌15min后加入NaBH4溶液，继续搅拌20min，静置后真空抽滤，洗涤得到改性纳米零价铁；
（4）先取释氧剂吸附于炭化污泥表面，然后与炉渣、硅酸盐水泥、填料10～20份、改性纳米零价铁、pH缓冲剂加入适量的水混合均匀，压制成扁片；
（5）将扁片在氮气的保护下，在150，物水锌价的温度下煅烧4-6h，氮气保护下冷却到室温，破碎后得复合修复剂。
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