CN102583694A - 一种用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，为颗粒状，包括活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石和水，按质量比计算，活性氧化剂∶稳定固化粘合剂∶沸石∶水＝1∶1.4-1.7∶0.5-0.7∶0.9-1.2。本发明还公开了制备上述过硫酸盐缓释材料的方法。本发明的过硫酸盐缓释材料，能显著降低可渗透反应墙中的氧化性固体颗粒-过硫酸盐的溶解速度，进而延长可渗透反应墙的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于环保领域中地下水污染修复范畴，具体地涉及一种用于可渗透反应墙中处理有机污染物的过硫酸盐缓释材料。
本发明还涉及上述过硫酸盐缓释材料的制备方法。
背景技术
地下水有机污染给公众造成了巨大的健康风险，已经引起了一些国家政府的高度重视，据调查，我国部分地区的地下水检出了130多种有机污染物，特别是在石油开采，加工、储存销售过程中，因石油及其产品的跑冒滴漏导致石油烃、多环芳烃、苯系物、含氯有机溶剂等污染物进入地下水，造成地下水的污染，严重影响人体健康和环境安全。
近年来，可渗透反应墙(PRB-Permeable Reactive Barrier)技术因具有可原位处理多种污染物、处理效果好、安装施工方便、运行成本低的优点，已经成为国内外地下水污染原位修复研究的热点。活性介质材料的选择是可渗透反应墙技术修复效果良好与否的关键，这些介质材料可分为两类，一种是还原性金属粉末(如铁粉)，另一种是氧化性固体颗粒，如过硫酸盐、CaO2。
还原性金属只有在与地下水中的污染物发生化学反应后才会消耗，而具有一定溶解性的氧化性固体颗粒消耗除了跟与其发生反应的污染物有关，还会因为地下水的溶解而流失，实际上，地下水中的污染物浓度较低，对活性介质材料的消耗较少，没能消耗的溶解在地下水中氧化性材料会随着地下水流失，造成氧化性材料的极大浪费。一般情况，可渗透反应墙需要在地下环境较长时间运行，流失的氧化性材料将使得可渗透反应墙的使用寿命大大减少，进而造成了可渗透反应墙技术的运行成本大幅增加。因此，如何实现活性氧化材料的固定与缓慢释放是可渗透反应墙中技术应用面临的技术难题。
发明内容
本发明目的在于提供用于地下水污染修复的一种用于可渗透反应墙中处理有机污染物的过硫酸盐缓释材料。
本发明的又一目的在于提供一种制备上述过硫酸盐缓释材料的方法。
为实现上述目的，本发明提供的用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，为颗粒状，包括活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石和水，按质量比计算：
活性氧化剂∶稳定固化粘合剂∶沸石∶水＝1∶1.4-1.7∶0.5-0.7∶0.9-1.2。
所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，活性氧化剂为过硫酸钠和过氧化钙，质量比为1∶0.05-0.07；稳定固化粘合剂为普通硅酸盐水泥和细沙，质量比为1∶0.13-0.15。
所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，过硫酸盐缓释材料的平均粒径为3.5-5.0mm。
所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，过硫酸钠缓释材料释放S2O8 2-速率为0.10mg-0.60mg/d/g。
本发明提供的制备上述过硫酸钠缓释材料的方法，主要步骤为：
1)过硫酸钠和过氧化钙为活性氧化剂，按质量比1∶0.05-0.07均匀混合物；
2)硅酸盐水泥和细沙为稳定固化剂，按质量比为1∶0.13-0.15均匀混合；
3)将活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石按质量比1∶1.4-1.7∶0.5-0.7充分均匀混合，喷洒水使物料成润湿状即可；
4)将步骤3的混合物进行造粒，颗粒状的材料在通风条件下自然晾干，得目标产物。
所述的制备方法，其中，步骤3中水与活性氧化剂按质量比0.9-1.2∶1。
所述的制备方法，其中，步骤4的造粒是采用投入挤出滚圆造粒机进行造粒，挤出速度为10r/min，滚圆速度为800r/min。
所述的制备方法，其中，颗粒状的氧缓释复合材料平均粒径为3.5-5.0mm。
本发明的过硫酸盐缓释材料，能显著降低可渗透反应墙中的氧化性固体颗粒-过硫酸盐的溶解速度，进而延长可渗透反应墙的使用寿命。
在修复地下水的可渗透反应墙中放入本发明的过硫酸缓释材料，可以显著降低渗透反应墙中的过硫酸钠释放过硫酸根自由基的速率，进而控制和降低地下水硫酸根自由基的浓度，避免因过硫酸盐溶解而使得地下水硫酸根自由基浓度过量，而使得其与地下水中污染反应后多余的硫酸根自由基随地下水流失，造成过硫酸钠释放出的硫酸根自由基无谓消耗，进而可延长用于地下水污染修复的可渗透反应墙的使用寿命，大幅减低利用可渗透反应墙修复受污染地下水的成本。
具体实施方式
本发明在深入研究过硫酸钠的固定与缓释机理的基础上，提出了利用稳定固化粘合剂、沸石和水的复合作用，实现过硫酸钠的固定与缓慢释放方法，有利于延长以过硫酸钠为活性介质材料的可渗透反应墙的运行周期，降低地下水污染修复成本。
本发明的过硫酸盐缓释材料中含有活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石和水，其中，活性氧化剂为过硫酸钠和过氧化钙，是按质量比为1∶0.05-0.07均匀混合物；稳定固化剂为普通硅酸盐水泥和细沙，是按照质量比为1∶0.13-0.15的均匀混合物；再将活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石按质量比1∶1.4-1.7∶0.5-0.7充分均匀混合，然后喷洒定量水，水与活性氧化剂按质量比0.9-1.2∶1，使物料成润湿状即可，以避免过硫酸盐的过早消耗。之后将混合物投入挤出滚圆造粒机进行造粒，并设定挤出速度为10r/min，滚圆速度为800r/min。所得颗粒状氧缓释复合材料在通风条件下自然晾干，其平均粒径为3.5-5.0mm。
本发明提供过硫酸盐缓释材料其原料易得，效果好，安全环保，使用这种硫酸盐缓释材料的可渗透反应墙技术来修复受有机物污染的地下水，在大幅减低地下水中有机物污染物的含量的同时，能够延长可渗透反应墙运行寿命30-50倍，而且不会造成地下水的二次污染。
实施例1
取过硫酸钠和过氧化钙，按质量比1∶0.05混合均匀，配制成活性氧化剂；取普通硅酸盐水泥和细沙，按质量比1∶0.13混合均匀，配制成稳定固化粘合剂；然后再取沸石，按质量比，活性氧化剂∶稳定固化粘合剂∶沸石＝1∶1.7∶0.5混合均匀，最后再将混合后的材料与水搅拌混合造粒，在通风条件下自然放置24小时后，即制成过硫酸盐缓释材料。
量取500mL纯净水于容积为1000mL的反应器中，为了模拟地下水的贫氧条件，采用氮气曝气使高水中的溶解氧为零，取配制好的过硫酸盐缓释材料50g，放入自制反应器中，密闭放置，每天更换反应器中的水，收集更换后的水用于分析过硫酸盐浓度，分析结果显示15天内过硫酸盐释放的平均速率为0.21mg/d/g。
实施例2
取过硫酸钠和过氧化钙，按质量比1∶0.07混合均匀，配制成活性氧化剂；取普通硅酸盐水泥和细沙，按质量比1∶0.15混合均匀，配制成稳定固化粘合剂；然后再取沸石，按质量比，活性氧化剂∶稳定固化粘合剂∶沸石＝1∶1.4∶0.7混合均匀，最后再将混合后的材料与水搅拌混合造粒，在通风条件下自然放置24小时后，即制成过硫酸盐缓释材料。
量取500mL纯净水于容积为1000mL的反应器中，为了模拟地下水的贫氧条件，采用氮气曝气使高水中的溶解氧为零，取配制好的过硫酸盐缓释材料50g，放入自制反应器中，密闭放置，每天更换反应器中的水，收集更换后的水用于分析过硫酸盐浓度，分析结果显示15天内过硫酸盐释放的平均速率为0.51mg/d/g。
Claims (8)
1.一种用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，为颗粒状，包括活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石和水，按质量比计算：
活性氧化剂∶稳定固化粘合剂∶沸石∶水＝1∶1.4-1.7∶0.5-0.7∶0.9-1.2。
2.根据权利要求1所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，活性氧化剂为过硫酸钠和过氧化钙，质量比为1∶0.05-0.07；稳定固化粘合剂为普通硅酸盐水泥和细沙，质量比为1∶0.13-0.15。
3.根据权利要求1所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，过硫酸盐缓释材料的平均粒径为3.5-5.0mm。
4.根据权利要求1所述用于可渗透反应墙的过硫酸盐缓释材料，其中，过硫酸盐缓释材料释放S2O8 2-速率为0.10mg-0.60mg/d/g。
5.一种制备权利要求1所述过硫酸钠缓释材料的方法，主要步骤为：
1)过硫酸钠和过氧化钙为活性氧化剂，按质量比1∶0.05-0.07均匀混合物；
2)硅酸盐水泥和细沙为稳定固化剂，按质量比为1∶0.13-0.15均匀混合；
3)将活性氧化剂、稳定固化粘合剂、沸石按质量比1∶1.4-1.7∶0.5-0.7充分均匀混合，喷洒水使物料成润湿状即可；
4)将步骤3的混合物进行造粒，颗粒状的材料在通风条件下自然晾干，得目标产物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤3中水与活性氧化剂按质量比0.9-1.2∶1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤4的造粒是采用投入挤出滚圆造粒机进行造粒，挤出速度为10r/min，滚圆速度为800r/min。
8.根据权利要求5或7所述的制备方法，其中，颗粒状的氧缓释复合材料平均粒径为3.5-5.0mm。
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