[發(fā)明專利]一種改性沸石承載零價(jià)鐵粉的滲透反應(yīng)墻填料的制法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040392.4
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103769033A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永祥;黨宏鈺;杜珮雯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J19/30
• 分類號: B01J19/30;C02F1/28;C02F1/70;C02F101/22
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于地下水環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及到一種能夠去除Cr(VI)的用改性沸石負(fù)載零價(jià)鐵粉的滲透反應(yīng)墻填料的制備方法。

背景技術(shù)：

鉻在自然界中常以六價(jià)鉻和三價(jià)鉻的形式存在。六價(jià)鉻是已被證實(shí)的“三致”污染物，會引起一系列的健康問題。其廣泛應(yīng)用于煉鋼，電鍍，制革，木材防腐等生產(chǎn)工藝中，這些工藝中含有六價(jià)鉻的廢棄物的不合理的處置以及含有六價(jià)鉻的溶液的泄露，都將導(dǎo)致地下水中的六價(jià)鉻的嚴(yán)重污染。所以對六價(jià)鉻的污染的地下水進(jìn)行修復(fù)是刻不容緩的。與六價(jià)鉻相反，三價(jià)鉻是一種基本的營養(yǎng)元素，適量的攝入，對人體有益，并且由于三價(jià)鉻（Cr(OH)₃）具有較高的溶度積（pK_sp=30.2），在地下水環(huán)境中相對穩(wěn)定易于處理，因此，用還原劑（如零價(jià)鐵）將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻是一種有效的修復(fù)六價(jià)鉻污染的地下水的手段。

滲透反應(yīng)墻技術(shù)具有容易操作，布置靈活，運(yùn)行費(fèi)用低，環(huán)境副作用小的特點(diǎn)，是一種具有吸引力的地下水修復(fù)方式。

零價(jià)鐵來源廣泛，價(jià)格低廉，具有較強(qiáng)的還原能力，成為修復(fù)地下水的優(yōu)秀的還原劑。使用零價(jià)鐵填充的滲透反應(yīng)墻技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于含有重金屬、石油烴、硝基芳香合物等的地下水的處理。因此可以利用零價(jià)鐵將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻。大量實(shí)驗(yàn)表明，零價(jià)鐵粉粒徑的降低有助于提高零價(jià)鐵粉的處理效果，但是由于零價(jià)鐵密度較大，當(dāng)其粒徑小于滲透反應(yīng)墻基礎(chǔ)填充物的空隙時(shí)，隨著時(shí)間的推移，水流的運(yùn)動(dòng)，零價(jià)鐵會向下移動(dòng)流失，從而破壞滲透反應(yīng)墻的合理填充結(jié)構(gòu)，影響處理效果。

此外，許多實(shí)驗(yàn)研究表明斜發(fā)沸石具有較高的物理吸附效應(yīng)，以其作為基礎(chǔ)的滲透反應(yīng)墻能夠有效吸附水中的六價(jià)鉻，并且不會造成環(huán)境副作用。進(jìn)一步對斜發(fā)沸石表面進(jìn)行改性能夠增大斜發(fā)沸石的比表面積，增強(qiáng)其吸附性能。但是在地下水長期沖刷的作用下，被沸石吸附的六價(jià)鉻會部分解吸，使得修復(fù)效果難以達(dá)到理想狀態(tài)。

對斜發(fā)沸石進(jìn)行改性，并且使用小粒徑零價(jià)鐵與其進(jìn)行混和的滲透反應(yīng)墻填料，恰好能將沸石的吸附高效性與零價(jià)鐵的強(qiáng)還原性結(jié)合。但是在上述情況下由于零價(jià)鐵的流失，使用添加零價(jià)鐵的改性斜發(fā)沸石滲透反應(yīng)墻修復(fù)六價(jià)鉻污染地下水的方式很難具有良好的修復(fù)效果，對反應(yīng)過程進(jìn)行控制也十分困難，從而對實(shí)際工程應(yīng)用造成一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種改性斜發(fā)沸石負(fù)載零價(jià)鐵粉的滲透反應(yīng)墻填料。

本發(fā)明的又一目的在于提供制作上述滲透反應(yīng)墻填料的方法。

一種改性沸石承載零價(jià)鐵粉的滲透反應(yīng)墻填料的制法，其特征在于，包括如下步驟：

1）將粒徑為1-2mm的斜發(fā)沸石用蒸餾水清洗5-6遍，烘干備用；

2）取上述烘干后的斜發(fā)沸石，用16～20g/L的十六烷基三甲基溴化銨CTAB-Br溶液浸沒，以常溫在恒溫?fù)u床中改性12h以上；

3）用蒸餾水清洗上述改性后的斜發(fā)沸石5-6遍，烘干備用；

4）取鐵粉加入10～30g/L的海藻酸鈉溶液中；充分?jǐn)嚢杈鶆颍纬设F粉與海藻酸鈉溶液的混合物；

5）取步驟3）中烘干后的改性后的斜發(fā)沸石投入步驟4）所形成的混合物中，充分?jǐn)嚢瑁硅F粉與海藻酸鈉溶液的混合物均勻分散在改性沸石表面；

6）將步驟5）中形成負(fù)載鐵粉與海藻酸鈉溶液的改性沸石混合物逐粒倒入20～40g/L的CaCl₂溶液，用該CaCl₂溶液浸泡養(yǎng)護(hù)負(fù)載鐵粉與海藻酸鈉溶液的改性沸石混合物24h；

7）將步驟6）中養(yǎng)護(hù)成形的填料用0.1mol/L的稀鹽酸攪拌清洗，再用蒸餾水清洗至中性。

進(jìn)一步，步驟4）所稱取的鐵粉質(zhì)量需要按鐵粉質(zhì)量占鐵粉和改性沸石總質(zhì)量的百分比為5%-30%確定，步驟4）所稱取海藻酸鈉體積和步驟5）所稱取改性沸石質(zhì)量按改性沸石體積與海藻酸鈉溶液體積比為3.5:1～3:1計(jì)算得到。

制得的填料用于滲透反應(yīng)墻修復(fù)污染的地下水。

其中，步驟1）篩分好的斜發(fā)沸石清洗次數(shù)可以酌量加減，用以去除沸石中的雜質(zhì)與大量的沸石灰，以防止其對沸石改性與粘附鐵粉造成影響。

步驟2）中CTAB-Br為改性劑，能夠增加沸石的比表面積從而提升吸附性能。

步驟3）用以洗去改性沸石表面的改性劑，防止其在步驟5）的攪拌中產(chǎn)生氣泡，阻礙鐵粉在改性沸石表面的粘合。

步驟7）用稀鹽酸攪拌清洗是為了洗去未粘附的鐵粉并去除鐵粉表面的氧化物。用蒸餾水洗至中性的填料應(yīng)立即使用，避免鐵粉的氧化。