[發明專利]一種化學改性制備納米級過氧化鈣的方法

無效

• 申請號: 201310576080.0
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103601155A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 周雪飛;張亞雷;錢雅潔;張靜;陳家斌;高海萍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01B15/043
• 分類號: C01B15/043;C02F1/72;C02F1/28;B82Y30/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于環保技術領域，涉及受污染地下水的修復技術，具體為一種化學改性納米級過氧化鈣的制備方法。

背景技術

近年來地下水污染引起的生態安全及公眾健康威脅問題已受到極大的關注。在眾多的污染物之中，石油類組分和重金屬引起的污染更是公眾關注點的重中之重。這些污染物普遍具有毒性大，易于在人體內富集，一旦進入環境中難以去除的特性，因此越來越成為研究的重點。據統計，全世界每年經不同途徑泄漏的原油高達1000萬噸，油田開發排放的各類含油廢水更是超過3000萬噸^[1]。在我國，各地因為處理不當引起的石油類物質污染事故更是比比皆是。重金屬污染同樣是當前環境修復領域所面臨的一大技術難題，據統計在過去50年里排放到全球環境中的鎘達到2.2×10⁴噸、銅9.39×10⁵噸、鉛7.83×10⁵噸、鋅1.35×10⁶噸。截至?2006?年，我國每年被重金屬污染的糧食高達1200萬噸，?環境保護部針對我國30萬公頃基本農田保護區的土壤有害重金屬抽樣監測結果顯示，我國有3.6萬公頃基本農田土壤重金屬超標，超標率高達12.1%^[2]。

地下水污染修復按照修復方式的不同主要分為異位修復技術和原位修復技術，異位修復技術因其工程量大，處理費用相對較高，對現場環境破壞大等因素在實際工程中有較大限制。原位修復技術處理費用相對較低，對現場水土擾動小，在實際修復工程中有較大的應用空間。原位修復技術中尤以可滲透反應墻技術（PRB）和原位化學氧化（ISCO）最具發展前景。ISCO是將化學氧化劑引入到地下，通過氧化還原作用來去除土壤和地下水中的污染物，具有相對廉價，處理周期短，處理效率高等特性。目前，使用較多的氧化劑包括高錳酸鹽，過硫酸鹽，雙氧水，過氧化鈣。高錳酸鹽在地下水修復中的作用時間相對較長，但是由于其半衰期較長其氧化能力相對其余幾種氧化劑來說較弱。過硫酸鹽因其氧化性強也是近年來研究的熱點，但是在實際修復應用中其易產生二級產物污染。雙氧水是ISCO最常用也是實際修復工程應用最多的氧化劑，但是越來越多的研究及修復案例表明雙氧水的作用時間較短，且應用范圍狹窄，其高效作用pH范圍在3以下，在高pH條件下易歧化成氧氣失去作用。近年來的研究表明過氧化鈣是一種污染修復中更有效的過氧化氫（H₂O₂）源，過氧化鈣溶于水生成H₂O₂和Ca(OH)₂，其產量高達0.47?g?H₂O₂/g?CaO₂，故CaO₂也被稱為“固態H₂O₂”。

過氧化鈣是一種兼具釋氧性和氧化性的環境友好型材料，不僅廣泛應用于農業種植，水產養殖，食品和醫療行業，近年來也被用于環境介質修復中。CaO₂作為H₂O₂供應源的優勢在于，H₂O₂的產量可通過調節CaO₂的溶解度來控制，CaO₂的溶解度又可通過調節溶液的pH來控制，故在CaO₂的修復系統中可直接通過調節系統的pH條件來控制H₂O₂的產量，是一種理想的ISCO氧化材料。CaO₂作為一種環境友好型氧化劑在氧化污染物的同時不會給周圍環境帶來不利的影響，相反，在修復過程中它可產生氧氣，促進環境介質中微生物的生長，進而提高生物修復效率。但是，在實際修復應用中傳統過氧化鈣顆粒尺寸大，易于團聚，應用于地下水修復易堵塞管道等性質限制了其在地下水修復應用中的廣泛性。對CaO₂進行納米改性可降低傳統CaO₂的粒徑，提高CaO₂比表面積，從而優化傳統CaO₂的性能。納米級過氧化鈣相對傳統過氧化鈣顆粒尺寸小，分散性好，和污染物接觸位點增加，反應速率加快，從而使其在應用中效率可以大大提高，可進一步減少用量。

[1]?路瑩.?淺層地下水系統石油類污染物的生物降解機制研究.?吉林大學,?2013。

[2]?姜薇.?重金屬污染物在紅壤中遷移規律及修復技術研究.?華中科技大學，2012。

發明內容