[發明專利]一種粒徑可控的納米過氧化鈣改性方法

有效

• 申請號: 201410175263.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103964395A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周雪飛;張亞雷;張靜;錢雅潔;高海萍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01B15/043
• 分類號: C01B15/043;B82Y40/00;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，涉及地下水污染的修復技術，具體為一種粒徑可控的納米過氧化鈣改性方法。

背景技術

近年來地下水污染已成為關注的焦點，據統計，我國大約有90%的地下水正在遭受著不同程度的污染^[1]。而地下水是北方地區很多城市的飲用水源。地下水污染已嚴重威脅到人類的健康。地下水污染的原因主要是工業污染，工業廢水不經處理，直接排入地下蓄水層造成污染；受到污染的地表水浸入到地下含水層中；以農業為主的地區過度使用農藥物質，經土壤滲人到地下水層中。污染的結果是使地下水中大量含有對人體有害的成分如：酚類，重金屬，石油和石油化工產品。而這些物質大多數都具有“三致”（致畸、致癌、致突變）作用，對人體健康和工農業生產都有不可逆轉的危害。

修復地下水污染的方法一般分為原位修復技術和異位修復技術，異位修復技術因其工程量大，處理費用較高，對現場環境的破壞較大等因素在實際應用中受到了限制。而原位修復技術因其對污染區域周邊的生態環境擾動較小，處理費用相對較低等優點，近年來廣泛應用于地下水污染修復。在地下水原位修復技術中應用最多的是可滲透反應墻（PRB）技術和原位化學修復技術（ISCO）。而原位化學修復因其修復周期短，處理效率較高，處理費用較低等特點優于可滲透反應墻技術。原位化學修復技術是將氧化劑導入到受污染的水層中，通過氧化還原反應來除去地下水中的污染物質。目前使用最多的氧化劑是高錳酸鹽，雙氧水，過硫酸鹽，過氧化鈣等具有較強氧化性的氧化劑。高錳酸鹽在修復石油類污染的地下水化學修復中，因其半衰期較長，所以其氧化作用也相對較弱。雙氧水因其在高濃度時會大量發生歧化反應生成氧氣而失去氧化作用，且其發生作用的pH在3以下，對環境的pH要求較高。過硫酸鹽具有較高的氧化性，但在其修復過程中會產生二級污染。而過氧化鈣因其無二次污染，價格低廉等優點，近年來被廣泛應用于地下水污染治理中。過氧化鈣被稱為“固體”過氧化氫，因其與水反應會生成H₂O₂，其產量高達0.47gH₂O₂/gCaO₂^[2]，且可以通過控制過氧化鈣的溶解度來控制過氧化氫的產量。因此，過氧化鈣在原位化學修復技術中是一種更為有效的氧化劑。

過氧化鈣是一種兼具釋氧性和氧化性的環境友好材料，最初用于農業種植，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。過氧化鈣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的環境帶來不利的影響，反而由于其與水反應發生氧氣，增大了環境介質中的氧含量，從而改善了微生物的生存環境，一并促進了微生物對一些污染物的降解，提高了修復效率。但傳統過氧化鈣在一些實際應用實施例中因其顆粒較大，易團聚，易堵塞管道等現象限制了其在地下水修復中的廣泛應用。對過氧化鈣進行納米改性可降低傳統過氧化鈣的粒徑，提高其比表面積，且納米級的過氧化鈣顆粒不易團聚，分散性好，和污染物的接觸位點增加，反應速率加快，縮短了修復周期且可以減少用量，進而修復成本也會隨之降低^[3]。

本專利落實于納米級過氧化鈣合成過程中的粒徑控制研究，以期提供一種過氧化鈣粒徑控制的制備方法?，F有公布的專利中雖有提供過氧化鈣的納米改性方法，但制備的過氧化鈣粒徑分布較不均勻，且均未涉及納米級過氧化鈣制備的粒徑控制問題，并且利所提供的納米改性方法需過濾或者對原材料進行加工，制備過程較為復雜，若應用于工業化生產中必將增加生產成本，不適合大規模的工業化生產。本專利通過一系列對比研究，最終確定聚乙烯吡咯烷酮是一種合成過程控制納米過氧化鈣粒徑的優良分散劑，可有效控制生成過氧化鈣顆粒的粒徑，并且可以應用于大規模的工業化生產。

[1] 金銘. 中國地下水污染危機，生態經濟，2013,5期，12-17；

[2] Nrthup A, Cassidy D. Calcium peroxide (CaO₂) for use in modified Fenton chemistry [J]. Journal of Hazardous Material, 2008,152: 1164-1170；

[3] Zhang Wei-xian, Bethlehem. Preparation and use of nano size peroxide particles: US 0100928 A1, 2011。

發明內容