一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的prb填料的制備方法
【專利摘要】一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法，首先是將鐵粉與粗砂進(jìn)行預(yù)處理；其次是配置好海藻酸鈉溶液，再配置好氯化鈣-過(guò)量的硼酸交聯(lián)液；最重要的是將預(yù)處理后的零價(jià)鐵粉與海藻酸鈉的混合過(guò)程，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤偌尤氪稚埃浞謹(jǐn)嚢杈鶆蚝?，將一顆顆投入到預(yù)先配置好的氯化鈣-過(guò)量的硼酸交聯(lián)液中養(yǎng)護(hù)24h。解決了以往零價(jià)鐵粉易團(tuán)聚、易氧化現(xiàn)象，改善了鐵粉在地下水中的分散與脫離、穩(wěn)定性，降低零價(jià)鐵粉的保存要求，同時(shí)也加強(qiáng)地下水在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)性，解決了PRB易堵塞問(wèn)題。該發(fā)明制作方法易操作，運(yùn)行成本低，材料經(jīng)濟(jì)可得，可大量生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境污染修復(fù)領(lǐng)域，特別是一種用于環(huán)境污染修復(fù)滲透反應(yīng)格柵(PRB)的海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水的污染具有隱蔽性及難以逆轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，自然恢復(fù)和凈化的過(guò)程是非常漫長(zhǎng)的。滲透反應(yīng)格柵(以下簡(jiǎn)稱PRB)是一種建于地下的地下水原位修復(fù)系統(tǒng)。早在1982年就已經(jīng)由美國(guó)環(huán)保局提出，PRB是在垂直于地下水流動(dòng)的方向上建造的充填鐵屑、釋氧質(zhì)和活性炭等材料的可滲透反應(yīng)格柵，當(dāng)污染地下水靠自然水力傳輸通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)好的介質(zhì)時(shí)，溶解的有機(jī)物、重金屬等污染物被沉淀、氧化、還原、吸收、離子交換和生物降解進(jìn)行去除或固定。
[0003]零價(jià)鐵是一種強(qiáng)還原劑，自20世紀(jì)90年代初期，人們認(rèn)識(shí)到用零價(jià)鐵修復(fù)污染地下水的潛力以來(lái)，利用零價(jià)鐵還原控制環(huán)境污染已成為一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。大量的研究證明，對(duì)降解速率起主要作用的是比表面積或每單位體積孔隙水中零價(jià)鐵的表面積，零價(jià)鐵粉在應(yīng)用過(guò)程中，極易團(tuán)聚，大大降低了顆粒的比表面積和反應(yīng)活性。同時(shí)，團(tuán)聚也不利于地下水的流動(dòng)性，造成滲透系數(shù)降低，大大降低處理能力。正是由于零價(jià)鐵滲透反應(yīng)格柵利用率低、易板結(jié)、堵塞問(wèn)題，嚴(yán)重抑制零價(jià)鐵在滲透反應(yīng)格柵處理污染地下水修復(fù)的應(yīng)用，粗砂作為地下水含水層多孔介質(zhì)，可大大提高滲透系數(shù)，因此，發(fā)明一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法勢(shì)在必行。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有的零價(jià)鐵粉易團(tuán)聚、易氧化造成零價(jià)鐵滲透反應(yīng)格柵利用率低、易板結(jié)、易堵塞的缺點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種相對(duì)穩(wěn)定的海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法，應(yīng)用該方法制備的粗砂承載零價(jià)鐵顆粒分散且無(wú)氧化，可提高滲透反應(yīng)格柵處理地下水過(guò)程中的滲透系數(shù)，解決處理效率低、易堵塞問(wèn)題。所制備的材料只需常溫常壓下進(jìn)行水封保存即可，可大量生產(chǎn)供PRB使用，無(wú)需真空保存處理，采用的材料經(jīng)濟(jì)合理，制備方法操作簡(jiǎn)單。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法，包括下列步驟:
[0006](I)零價(jià)鐵粉粒徑為80-100目，置于0.5mol/L的鹽酸溶液中，酸化5min，用清水沖洗干凈，用去離子水沖洗直至pH在7~8之間，置于干燥燒杯中，室溫風(fēng)干待用。
[0007](2)粗砂粒徑為l_2mm，置于稀鹽酸中浸泡24h，在用自來(lái)水沖洗3_5次，然后用去離子水沖洗直至pH在7~8之間，自然風(fēng)干后待用。
[0008](3)稱取1.5g海藻酸鈉溶于IOOmL的蒸餾水中，置于恒溫水浴箱恒溫85°C下加熱，精密增力電動(dòng)攪拌器攪拌，直至海藻酸鈉溶解完全。冷卻后，向海藻酸鈉溶液中加入預(yù)處理過(guò)的零價(jià)鐵粉，充分?jǐn)嚢韬蟠?。[0009](4)稱取2g氯化鈣溶于IOOmL蒸餾水中，配置氯化鈣溶液；取IOg硼酸溶于120mL的蒸餾水中，不斷攪拌，直至硼酸晶體析出，棄置晶體，留存硼酸飽和溶液；將配置好的氯化鈣溶液與過(guò)量的硼酸溶解混合獲得氯化鈣-硼酸交聯(lián)液。
[0010](5)將步驟3所得海藻酸鈉與零價(jià)鐵粉的混合液中加入預(yù)處理后的粗砂進(jìn)行充分混合，用手慢慢震動(dòng)承載有混合液的燒杯，使粗砂一顆顆緩慢滴入預(yù)制好的氯化鈣-硼酸交聯(lián)液中，養(yǎng)護(hù)24h。
[0011]本發(fā)明以海藻酸鈉溶液、氯化鈣溶液、飽和硼酸溶液為主要成分構(gòu)成的，氯化鈣與硼酸為交聯(lián)液，生成海藻酸鈣溶液，可將零價(jià)鐵粉承載在粗砂表面，形成海藻酸鈉粗砂承載零價(jià)鐵粉的PRB填料。
[0012]與以往技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0013]( 1)通過(guò)海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵粉解決了以往零價(jià)鐵粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，改善了鐵粉在地下水中的分散與脫離，同時(shí)也加強(qiáng)地下水在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)性，解決了 PRB易堵塞問(wèn)題。
[0014](2)通過(guò)海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵粉增加鐵粉在空氣中抗氧化性和穩(wěn)定性，提高PRB的處理效率，降低了鐵粉的保存要求，使鐵粉在常溫常壓下即可水封保存。
[0015](3)該發(fā)明制 作方法易操作，運(yùn)行成本低，材料經(jīng)濟(jì)可得，可大量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料
[0017]圖2海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的環(huán)境掃描電鏡圖
[0018]圖3制備材料對(duì)2，4-DCP降解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面用實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋該發(fā)明。
[0020]如圖1-3所示。
[0021]實(shí)施例:選用粒徑為80-100目的零價(jià)鐵粉，選用粒徑為l_2mm的粗砂，分別對(duì)零價(jià)鐵粉與粗砂進(jìn)行預(yù)處理；配置海藻酸鈉溶液，加入到鐵粉中，進(jìn)行攪拌均勻，將海藻酸鈉與鐵粉的混合液中加入粗砂，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，徐徐加入到配置好的氯化鈣與過(guò)量硼酸溶液的交聯(lián)液中，養(yǎng)護(hù)24h。用所制備的海藻酸鈉包覆粗砂承載鐵粉的PRB填料進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，研究制備材料對(duì)地下水中有機(jī)污染物2，4-DCP的降解動(dòng)力學(xué)過(guò)程，反應(yīng)前50min的去除率主要是吸附作用的緣故，反應(yīng)過(guò)程中的吸附過(guò)程與脫附過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，30min時(shí)脫附過(guò)程優(yōu)于吸附過(guò)程，造成2，4-DCP的被吸附量減少，所以2，4-DCP去除率降低，50min后2，4-DCP濃度不斷下降，不難發(fā)現(xiàn)，2，4-DCP去除率可達(dá)63.3%。
[0022]本發(fā)明以上實(shí)施例僅是對(duì)于本發(fā)明技術(shù)方案的舉例說(shuō)明，而非用于限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)由權(quán)利要求書來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種海藻酸鈉包覆粗砂承載零價(jià)鐵的PRB填料的制備方法，其特征在于:該方法包括下列步驟， (1)零價(jià)鐵粉粒徑為80-100目，置于0.5mol/L的鹽酸溶液中，酸化5min，用清水沖洗干凈，用去離子水沖洗直至pH在7~8之間，置于干燥燒杯中，室溫風(fēng)干待用； (2)粗砂粒徑為l_2mm，置于稀鹽酸中浸泡24h，在用自來(lái)水沖洗3_5次，然后用去離子水沖洗直至PH在7~8之間，自然風(fēng)干后待用； (3)稱取1.5g海藻酸鈉溶于IOOmL的蒸餾水中，置于恒溫水浴箱恒溫85°C下加熱，精密增力電動(dòng)攪拌器攪拌，直至海藻酸鈉溶解完全；冷卻后，向海藻酸鈉溶液中加入預(yù)處理過(guò)的零價(jià)鐵粉，充分?jǐn)嚢韬蟠茫? (4)稱取2g氯化鈣溶于IOOmL蒸餾水中，配置氯化鈣溶液；取IOg硼酸溶于120mL的蒸餾水中，不斷攪拌，直至硼酸晶體析出，棄置晶體，留存硼酸飽和溶液；將配置好的氯化鈣溶液與過(guò)量的硼酸溶解混合獲得氯化鈣-硼酸交聯(lián)液； (5)將步驟(3)所得海藻酸鈉與零價(jià)鐵粉的混合液中加入預(yù)處理后的粗砂進(jìn)行充分混合，用手慢慢震動(dòng)承載有混合液的燒杯，使粗砂一顆顆緩慢滴入預(yù)制好的氯化鈣-硼酸交聯(lián)液中，養(yǎng)護(hù)24h。
【文檔編號(hào)】C02F1/70GK103922456SQ201410149373
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】張永祥, 高維春, 胡筱, 張曉葉, 段智隆, 王由好, 秦燦, 任仲宇, 丁飛 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)