[發明專利]一種改性沸石和發酵樹皮復合材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310355956.9
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103394333A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李喜青
• 申請（專利權）人: 北京航天益來電子科技有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/70;B09C1/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;費碧華

技術領域

本發明涉及一種復合材料，具體涉及一種用于修復六價鉻和鎘污染的地下水和土壤的改性沸石和發酵樹皮復合材料，以及其制備方法和應用，屬于環境保護領域。

背景技術

我國的重金屬污染非常嚴重。六價鉻和鎘是土壤和地下水中最常見的重金屬污染物之一。制革、冶金、化學工業是六價鉻污染的主要來源。六價鉻化合物在體內具有致癌作用，還會引起諸多的其他健康問題。攝入過量的六價鉻會導致腎臟和肝臟的損傷、惡心、胃腸道刺激、胃潰瘍、痙攣甚至死亡。鎘的污染源主要有工業、農業和生活三方面。工業污染源如鉛鋅礦開采選和冶煉過程中的廢水廢渣。農業污染源主要來自某些農藥、化肥中含有的鎘。生活污染源主要來自人們廢棄的電子產品，鎘可以通過食物鏈、飲用水、皮膚接觸和呼吸道吸入等多種方式進入人體。鎘進入人體后，會通過血液到達全身各處，并選擇性地蓄積在腎、肝等器官中。進入人體的鎘，有1/3蓄積在腎臟，所以最早可能出現的是腎功能障礙癥狀，包括糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等。但受鎘影響最嚴重的是骨骼，因為鎘會影響能促進鈣吸收的維生素D3的合成，從而影響人體對鈣的吸收。正因為鎘的危害巨大，所以在世界衛生組織確定的17個優先研究的食品污染物中，鎘位列第3。我國隔污染的影響更大，例如，2013年4月廣州公布了2013年第一季度餐飲食品抽驗結果，發現44.4%的大米及米制品抽檢產品鎘超標，引起了全社會的廣泛關注。

為保護人們的健康，必須對六價鉻和鎘污染的地下水和土壤進行修復。常見的修復方法包括：原位修復的方法(如利用滲透反應墻修復六價鉻污染物)和異位修復的方式(如將重金屬污染土壤挖掘，然后采用化學淋洗等方式修復)。在大多污染場地，由于修復成本和技術的限制，原位修復技術被認為是性價比更高的修復技術。

在這些可以被用于原位修復的方法中，滲透反應墻是一種非常具有吸引力的選擇之一。這是因為，滲透反應墻原理簡單容易操作，并且不會帶來環境副作用。在所有滲透反應墻中最引人注目的是選取沸石作為活性材料，無數實驗研究表明，沸石能吸附水中的六價鉻，并且不會造成環境副作用。另外，一些場地實驗研究結果表明以沸石為基礎的滲透反應墻在原位修復中能發揮重要的作用，特別是在六價鉻濃度較高的水污染區域。通過沸石的表面改性將提升沸石對于受六價鉻和鎘污染地下水的修復能力。然而，由于技術的限制，迄今為止，對于沸石表面改性的研究依然停留在基礎階段，有待進一步挖掘。

沸石的表面改性并不容易，首先，需要選取適宜的表面改性劑，而眾多傳統的表面改性劑，并不能有效提高沸石對于六價鉻和鎘的吸附能力；另外，即使某些表面活性劑，確實能增強沸石對于六價鉻和鎘的吸附能力，但在水流的持續作用下，表面改性劑也容易脫落而失去效果，因此很難讓表面活性劑和沸石有效結合；最后，傳統的沸石改性方案，強調的是增強沸石對于六價鉻的吸附能力，但在地下水的長期作用下，受沸石表面吸附的六價鉻和鎘會被重新解析，這使得修復難以達到理想效果。

在上述條件下，沸石的傳統的表面改性方法，不容易起到有效修復六價鉻和鎘污染的效果。加之沒有良好的加工成型技術，就很投入到工業應用中，因此利用斜發沸石建立滲透反應墻的地下水修復技術，存在著重大的局限。另外，有的場地六價鉻或鎘的污染范圍大、濃度高。對于這樣的場地，即使采用改性沸石提高其吸附能力，仍有可能在運用一段時間后達到吸附飽和而失去處理能力，因此需要采取措施進一步提高其能力。

發明內容

為了克服上述問題，本發明于提供一種改性沸石和發酵樹皮的復合材料。

本發明通過以下技術方案實現：

一種改性沸石和發酵樹皮的復合材料，包括以下原材料：

改性沸石由以下組分組成：斜發沸石、斜發沸石粉、表面改性劑、還原鐵粉以及蒸餾水，上述原材料按重量的比例為145～205：50～450：30～200：10～100：100～1000；優選比例為145～205：50～450：30～200：10～100：100～1000。

改性沸石與發酵樹皮按重量的比例為50～200：10～30，優選比例為80～180：18～25。

進一步的，斜發沸石的粒徑范圍為0.45～1.25mm；發酵樹皮顆粒粒徑范圍為0.05-20mm；

進一步的，表面改性劑選自十六烷基三甲基溴化銨CTAB-Br或十六烷基三甲基氯化銨CTAB-Cl；

更進一步的，表面改性劑CTAB-Br或CTAB-Cl的濃度范圍為1～40g/L，最佳的濃度范圍為16～20g/L。

本發明的另一個目的在于提供一種改性沸石和發酵樹皮復合材料的制備方法，包括以下步驟：