一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水技術，屬于環境污染治理領域的地下水修復技術。本發明主要解決單純投加CMC作為分散劑時存在投加量大、流動性差、受懸浮液酸堿性影響大的問題。本發明果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝，包括以下步驟：(1)用果膠粉和羧甲基纖維素鈉制備混合穩定劑；(2)制備穩定化納米零價鐵懸浮液；(3)將步驟(2)制得的穩定化納米零價鐵懸浮液經過進液管注入投加井中；(4)待步驟(3)注入完成后，在投加井內放置載有穩定化納米零價鐵的填料柱，該載有穩定化納米零價鐵的填料柱長期固定在投加井內，每個穩定化納米零價鐵的填料柱的影響半徑為2.0～3.0m，且更換期限為30～50天。
【專利說明】一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水技術，屬于環境污染治理領域的地下水修復技術。
【背景技術】
[0002]人類活動產生的污染物滲入地下，使地下水水質惡化。近年來我國地下水污染形勢嚴峻，全國有90%的地下水都遭受了不同程度的污染，其中60%污染嚴重。
[0003]目前較典型的地下水污染修復技術有十多種，主要分為四大類，S卩:物理法、化學法、生物法、聯合修復法。按修復方式可分為異位修復和原位修復技術。其中，原位修復技術是指在基本不破壞土體和地下水自然環境條件下，對受污染對象不作搬運或運輸，而在原地進行修復的方法。納米零價鐵(nZVI)原位還原修復技術屬于原位化學還原法的范疇，具有設備簡單、實施成本低、適用的污染物范圍廣、修復速度快、效率高、適用深度大等優點。但是，普通的納米鐵粉性質活躍，易于發生氧化或聚集成團，要想破壞納米鐵微粒的團聚，就需要在其制備階段、保存階段、使用階段的每一步都使粒子穩定而避免團聚。近年來提高納米鐵粒子穩定性的方法一般是采用CMC (羧甲基纖維素鈉)實現納米鐵的穩定化，但是存在CMC投加量大、流動性差、受懸浮液酸堿性影響大等缺點。
【發明內容】
[0004]本發明主要針對單純投加CMC作為分散劑時存在投加量大、流動性差、受懸浮液酸堿性影響大等問題，提供一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝。
[0005]本發明為解決上述問題而采取的技術方案為:
[0006]本發明果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝，包括以下步驟:
[0007](I)按照質量比為1.5?1.0:0.5?1.0的比例取果膠粉和羧甲基纖維素鈉混合均勻，制成混合穩定劑；
[0008](2)將混合穩定劑置于蒸餾水中，在隔絕氧氣條件下加熱使其溶解完全，再向溶解后的穩定劑溶液中通入高純氮氣，高純氮氣流速為50?80mL/min,時間為20?30min,將預先配置好的濃度為0.01?0.02mol/L的FeSO4.7Η20溶液加入正在通入高純氮氣的穩定劑溶液中，在氮氣保護下恒溫攪拌20?30min，在攪拌過程中將濃度為0.03?0.05mol/L的NaBH4溶液逐滴勻速滴入穩定劑溶液中，繼續勻速恒溫震蕩20?30min，制得穩定化納米零價鐵懸浮液，所制得的穩定化納米零價鐵懸浮液所含的Fe的濃度為0.10?0.30g/L，其中FeSO4.7H20溶液和NaBH4溶液的加入量根據待修復的地下水中重金屬含量計算得知；
[0009](3)取步驟(2)制得的穩定化納米零價鐵懸浮液，調節穩定化納米零價鐵懸浮液的PH值為6.0?7.0，溫度為20?25°C，在需治理的地下水流經路線的上游側選定投加斷面，在斷面位置每間隔4?5m，鉆挖直徑50?10mm的投加井，投加井的深度以達到需治理的含水層底部，在投加井中預置塑料穿孔花管，花管直徑50?100mm，穿孔直徑5mm，孔間距10mm，用加壓泵將穩定化納米零價鐵懸浮液經過進液管注入投加井中，注入流速控制為0.2?0.5mL/min，注入時間為3?7h ;
[0010](4)待步驟(3)注入完成后，在投加井內放置載有穩定化納米零價鐵的填料柱，該載有穩定化納米零價鐵的填料柱長期固定在投加井內，每個穩定化納米零價鐵的填料柱的影響半徑為2.0?3.0m,且更換期限為30?50天。
[0011]本發明所述的載有穩定化納米零價鐵的填料柱通過下述方法制成:填料柱內的填料為阿柯蔓生態基，在阿柯蔓生態基填料放置之前，先將阿柯蔓生態基填料在含Fe的濃度為0.30?0.60g/L的穩定化納米零價鐵懸浮液中隔絕空氣浸泡5?7h。
[0012]本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有以下有益效果:
[0013](I)采用果膠與CMC的混合分散劑，提升了納米零價鐵離子在水中的分散度以及持續穩定性，促進了納米零價鐵還原水中Cr(VI)的效果。具體而言，果膠的加入有利于維持水中的酸堿緩沖體系平衡，有利于彌補CMC溶液的不足，可以促進CMC對納米零價鐵分散化效果的發揮。
[0014](2)所采用的納米零價鐵還原劑以及果膠與CMC混合分散劑，制備方法簡便，設備簡單，利于現場施工。
[0015](3)在還原劑投加井內放置載有穩定化納米零價鐵的填料柱模塊，作為鞏固污染治理的輔助工藝，通過還原劑的持續緩慢釋放，可以實現對地下水中重金屬污染物的長久抑制，可以減少由于地下水環境中眾多不可預見因素而導致的遠期潛在風險。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]本實施例果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝，取含有Cr(VI)濃度為10mg/L的地下水lOOmL，使用本工藝時，先制備穩定化納米零價鐵懸浮液。
[0018]按照質量比為1.0:1.0取果膠粉(CAS號為9000-69-5)和CMC (羧甲基纖維素鈉)混合均勻，將上述混合穩定劑置于蒸餾水中，在隔絕氧氣條件下加熱使其溶解完全，再向溶解后的穩定劑溶液中通入高純氮氣，高純氮氣流速為50mL/min,時間為20min,將20mL預先配置好的濃度為0.02mol/L的FeSO4.7Η20溶液加入正在通入高純氮氣的穩定劑溶液中，在氮氣保護下恒溫攪拌30min，在攪拌過程中將15mL濃度為0.05mol/L的NaBH4溶液逐滴勻速滴入穩定劑溶液中，繼續勻速恒溫震蕩30min，
[0019]由以上步驟可得到含Fe量為0.3g/L的穩定化納米零價鐵懸浮液，其中穩定劑:nZVI = 10:1 (質量比)ο
[0020]將配置好的懸浮液隔絕空氣放置于貯液箱(I)中。將懸浮液體系的初始pH值調整為6.0，體系的初始溫度為25°C。在需治理的地下水流經路線的上游側選定投加斷面，在這個斷面位置處，間隔5m，鉆挖直徑50mm的投加井。用加壓泵(2)將穩定化納米零價鐵懸浮液經過進液管⑷注入投加井⑶中，注入流速控制為0.5mL/min。經過3h的注入，停止注入，用密封板(5)密封井口。停止12h后，打開密封板(5)，在前述的投加井內放置載有穩定化納米零價鐵的填料柱模塊(6)，。此處的填料采用阿柯蔓生態基，在填料放置之前，先將填料在含Fe量為0.60g/L的納米零價鐵穩定液中浸泡(隔絕空氣)7h。將上述經過處理的地下水靜置20天后，對地下水中的Cr(VI)進行檢測，結果表明該地點的地下水中Cr(VI)的去除效率為97.6%。
[0021] 本技術還可用于處理地下水中的Cd( II )、Ni( II )等重金屬離子，效果良好。
【權利要求】
1.一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝，其特征在于包括以下步驟: (1)按照質量比為1.5?1.0:0.5?1.0的比例取果膠粉和羧甲基纖維素鈉混合均勻，制成混合穩定劑； (2)將混合穩定劑置于蒸餾水中，在隔絕氧氣條件下加熱使其溶解完全，再向溶解后的穩定劑溶液中通入高純氮氣，高純氮氣流速為50?80mL/min，時間為20?30min，將預先配置好的濃度為0.01?0.02mol/L的FeSO4.7H20溶液加入正在通入高純氮氣的穩定劑溶液中，在氮氣保護下恒溫攪拌20?30min，在攪拌過程中將濃度為0.03?0.05mol/L的NaBH4溶液逐滴勻速滴入穩定劑溶液中，繼續勻速恒溫震蕩20?30min，制得穩定化納米零價鐵懸浮液，所制得的穩定化納米零價鐵懸浮液所含的Fe的濃度為0.10?0.30g/L，其中FeSO4.7H20溶液和NaBH4溶液的加入量根據待修復的地下水中重金屬含量計算得知； (3)取步驟(2)制得的穩定化納米零價鐵懸浮液，調節穩定化納米零價鐵懸浮液的pH值為6.0?7.0，溫度為20?25°C，在需治理的地下水流經路線的上游側選定投加斷面，在斷面位置每間隔4?5m，鉆挖直徑50?10mm的投加井，投加井的深度以達到需治理的含水層底部，在投加井中預置塑料穿孔花管，花管直徑50?100mm，穿孔直徑5mm，孔間距10mm，用加壓泵將穩定化納米零價鐵懸浮液經過進液管注入投加井中，注入流速控制為0.2?0.5mL/min，注入時間為3?7h ; (4)待步驟(3)注入完成后，在投加井內放置載有穩定化納米零價鐵的填料柱，該載有穩定化納米零價鐵的填料柱長期固定在投加井內，每個穩定化納米零價鐵的填料柱的影響半徑為2.0?3.0m,且更換期限為30?50天。
2.根據權利要求1所述的一種果膠穩定化納米零價鐵修復地下水工藝，其特征在于所述的載有穩定化納米零價鐵的填料柱通過下述方法制成:填料柱內的填料為阿柯蔓生態基，在阿柯蔓生態基填料放置之前，先將阿柯蔓生態基填料在含Fe的濃度為0.30?0.60g/L的穩定化納米零價鐵懸浮液中隔絕空氣浸泡5?7h。
【文檔編號】C02F1/70GK104291431SQ201410546891
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】張弛, 李曉姣, 曹榮莉, 趙艾琪, 趙保軍 申請人:北京煜環天地工程項目管理咨詢有限公司