專利名稱：一種用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領域中地下水污染修復范疇，具體地涉及一種用于可滲透反應墻中處理有機污染物的過硫酸鹽緩釋材料。本發(fā)明還涉及上述過硫酸鹽緩釋材料的制備方法。
背景技術：
地下水有機污染給公眾造成了巨大的健康風險，已經(jīng)引起了一些國家政府的高度重視，據(jù)調查，我國部分地區(qū)的地下水檢出了 130多種有機污染物，特別是在石油開采，加工、儲存銷售過程中，因石油及其產(chǎn)品的跑冒滴漏導致石油烴、多環(huán)芳烴、苯系物、含氯有機溶劑等污染物進入地下水，造成地下水的污染，嚴重影響人體健康和環(huán)境安全。近年來,可滲透反應墻(PRB-Permeable Reactive Barrier)技術因具有可原位處理多種污染物、處理效果好、安裝施工方便、運行成本低的優(yōu)點，已經(jīng)成為國內外地下水污染原位修復研究的熱點?；钚越橘|材料的選擇是可滲透反應墻技術修復效果良好與否的關鍵，這些介質材料可分為兩類，一種是還原性金屬粉末(如鐵粉)，另一種是氧化性固體顆粒，如過硫酸鹽、CaO2。還原性金屬只有在與地下水中的污染物發(fā)生化學反應后才會消耗，而具有一定溶解性的氧化性固體顆粒消耗除了跟與其發(fā)生反應的污染物有關，還會因為地下水的溶解而流失，實際上，地下水中的污染物濃度較低，對活性介質材料的消耗較少，沒能消耗的溶解在地下水中氧化性材料會隨著地下水流失，造成氧化性材料的極大浪費。一般情況，可滲透反應墻需要在地下環(huán)境較長時間運行，流失的氧化性材料將使得可滲透反應墻的使用壽命大大減少，進而造成了可滲透反應墻技術的運行成本大幅增加。因此，如何實現(xiàn)活性氧化材料的固定與緩慢釋放是可滲透反應墻中技術應用面臨的技術難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供用于地下水污染修復的一種用于可滲透反應墻中處理有機污染物的過硫酸鹽緩釋材料。本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備上述過硫酸鹽緩釋材料的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，為顆粒狀，包括活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石和水，按質量比計算活性氧化劑穩(wěn)定固化粘合劑沸石水=I I. 4-1. 7 O. 5-0. 7 O. 9-1. 2。所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，活性氧化劑為過硫酸鈉和過氧化鈣，質量比為I : 0.05-0.07 ;穩(wěn)定固化粘合劑為普通硅酸鹽水泥和細沙，質量比為 I O. 13-0. 15。所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，過硫酸鹽緩釋材料的平均粒徑為 3. 5-5. 0mm。所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，過硫酸鈉緩釋材料釋放S2O82-速率為 O. IOmg-O. 60mg/d/g。本發(fā)明提供的制備上述過硫酸鈉緩釋材料的方法，主要步驟為I)過硫酸鈉和過氧化鈣為活性氧化劑，按質量比I : O. 05-0. 07均勻混合物；2)硅酸鹽水泥和細沙為穩(wěn)定固化劑，按質量比為I : O. 13-0. 15均勻混合；3)將活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石按質量比I : I. 4-1. 7 O. 5_0. 7充分均勻混合，噴灑水使物料成潤濕狀即可；4)將步驟3的混合物進行造粒，顆粒狀的材料在通風條件下自然晾干，得目標產(chǎn)物。所述的制備方法，其中，步驟3中水與活性氧化劑按質量比O. 9-1. 2 I。所述的制備方法，其中，步驟4的造粒是采用投入擠出滾圓造粒機進行造粒，擠出速度為10r/min,滾圓速度為800r/min。所述的制備方法，其中，顆粒狀的氧緩釋復合材料平均粒徑為3. 5-5. Omm。本發(fā)明的過硫酸鹽緩釋材料，能顯著降低可滲透反應墻中的氧化性固體顆粒-過硫酸鹽的溶解速度，進而延長可滲透反應墻的使用壽命。在修復地下水的可滲透反應墻中放入本發(fā)明的過硫酸緩釋材料，可以顯著降低滲透反應墻中的過硫酸鈉釋放過硫酸根自由基的速率，進而控制和降低地下水硫酸根自由基的濃度，避免因過硫酸鹽溶解而使得地下水硫酸根自由基濃度過量，而使得其與地下水中污染反應后多余的硫酸根自由基隨地下水流失，造成過硫酸鈉釋放出的硫酸根自由基無謂消耗，進而可延長用于地下水污染修復的可滲透反應墻的使用壽命，大幅減低利用可滲透反應墻修復受污染地下水的成本。
具體實施例方式本發(fā)明在深入研究過硫酸鈉的固定與緩釋機理的基礎上，提出了利用穩(wěn)定固化粘合劑、沸石和水的復合作用，實現(xiàn)過硫酸鈉的固定與緩慢釋放方法，有利于延長以過硫酸鈉為活性介質材料的可滲透反應墻的運行周期，降低地下水污染修復成本。本發(fā)明的過硫酸鹽緩釋材料中含有活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石和水，其中，活性氧化劑為過硫酸鈉和過氧化鈣，是按質量比為I : O. 05-0. 07均勻混合物；穩(wěn)定固化劑為普通硅酸鹽水泥和細沙，是按照質量比為I : O. 13-0. 15的均勻混合物；再將活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石按質量比I : I. 4-1. 7 O. 5-0. 7充分均勻混合，然后噴灑定量水，水與活性氧化劑按質量比O. 9-1. 2 1，使物料成潤濕狀即可，以避免過硫酸鹽的過早消耗。之后將混合物投入擠出滾圓造粒機進行造粒，并設定擠出速度為lOr/min，滾圓速度為800r/min。所得顆粒狀氧緩釋復合材料在通風條件下自然晾干，其平均粒徑為 3. 5-5. Omm0本發(fā)明提供過硫酸鹽緩釋材料其原料易得，效果好，安全環(huán)保，使用這種硫酸鹽緩釋材料的可滲透反應墻技術來修復受有機物污染的地下水，在大幅減低地下水中有機物污染物的含量的同時，能夠延長可滲透反應墻運行壽命30-50倍，而且不會造成地下水的二次污染。實施例I取過硫酸鈉和過氧化鈣，按質量比I : O. 05混合均勻，配制成活性氧化劑；取普通硅酸鹽水泥和細沙，按質量比I : O. 13混合均勻，配制成穩(wěn)定固化粘合劑；然后再取沸石， 按質量比，活性氧化劑穩(wěn)定固化粘合劑沸石=I 1.7 O. 5混合均勻，最后再將混合后的材料與水攪拌混合造粒，在通風條件下自然放置24小時后，即制成過硫酸鹽緩釋材料。量取500mL純凈水于容積為IOOOmL的反應器中，為了模擬地下水的貧氧條件，采用氮氣曝氣使高水中的溶解氧為零，取配制好的過硫酸鹽緩釋材料50g，放入自制反應器中，密閉放置，每天更換反應器中的水，收集更換后的水用于分析過硫酸鹽濃度，分析結果顯示15天內過硫酸鹽釋放的平均速率為O. 21mg/d/g0實施例2取過硫酸鈉和過氧化鈣，按質量比I : O. 07混合均勻，配制成活性氧化劑；取普通硅酸鹽水泥和細沙，按質量比I : O. 15混合均勻，配制成穩(wěn)定固化粘合劑；然后再取沸石， 按質量比，活性氧化劑穩(wěn)定固化粘合劑沸石=I 1.4 O. 7混合均勻，最后再將混合后的材料與水攪拌混合造粒，在通風條件下自然放置24小時后，即制成過硫酸鹽緩釋材料。量取500mL純凈水于容積為IOOOmL的反應器中，為了模擬地下水的貧氧條件，采用氮氣曝氣使高水中的溶解氧為零，取配制好的過硫酸鹽緩釋材料50g，放入自制反應器中，密閉放置，每天更換反應器中的水，收集更換后的水用于分析過硫酸鹽濃度，分析結果顯示15天內過硫酸鹽釋放的平均速率為O. 51mg/d/g0
權利要求
1 一種用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，為顆粒狀，包括活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石和水，按質量比計算活性氧化劑穩(wěn)定固化粘合劑沸石水=I I. 4-1. 7 O. 5-0. 7 O. 9-1. 2。
2.根據(jù)權利要求I所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，活性氧化劑為過硫酸鈉和過氧化鈣，質量比為I : O. 05-0. 07 ;穩(wěn)定固化粘合劑為普通硅酸鹽水泥和細沙，質量比為I 0.13-0.15。
3.根據(jù)權利要求I所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，過硫酸鹽緩釋材料的平均粒徑為3. 5-5. 0mm。
4.根據(jù)權利要求I所述用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，其中，過硫酸鹽緩釋材料釋放 s2082_ 速率為 O. IOmg-O. 60mg/d/g。
5.一種制備權利要求I所述過硫酸鈉緩釋材料的方法，主要步驟為1)過硫酸鈉和過氧化鈣為活性氧化劑，按質量比I: O. 05-0. 07均勻混合物；2)硅酸鹽水泥和細沙為穩(wěn)定固化劑，按質量比為I: O. 13-0. 15均勻混合；3)將活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石按質量比I: I. 4-1. 7 O. 5-0. 7充分均勻混合，噴灑水使物料成潤濕狀即可；4)將步驟3的混合物進行造粒，顆粒狀的材料在通風條件下自然晾干，得目標產(chǎn)物。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其中，步驟3中水與活性氧化劑按質量比O.9-1. 2 I。
7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其中，步驟4的造粒是采用投入擠出滾圓造粒機進行造粒，擠出速度為10r/min,滾圓速度為800r/min。
8.根據(jù)權利要求5或7所述的制備方法，其中，顆粒狀的氧緩釋復合材料平均粒徑為3.5-5. Omm0
全文摘要
一種用于可滲透反應墻的過硫酸鹽緩釋材料，為顆粒狀，包括活性氧化劑、穩(wěn)定固化粘合劑、沸石和水，按質量比計算，活性氧化劑∶穩(wěn)定固化粘合劑∶沸石∶水＝1∶1.4-1.7∶0.5-0.7∶0.9-1.2。本發(fā)明還公開了制備上述過硫酸鹽緩釋材料的方法。本發(fā)明的過硫酸鹽緩釋材料，能顯著降低可滲透反應墻中的氧化性固體顆粒-過硫酸鹽的溶解速度，進而延長可滲透反應墻的使用壽命。
文檔編號C02F101/30GK102583694SQ20121005160
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權日2012年3月1日
發(fā)明者姜永海, 安達, 席北斗, 張進保, 李鳴曉, 楊昱 申請人:中國環(huán)境科學研究院