[實用新型]一種納米鐵試劑原位注入裝置

有效

• 申請號: 201720956058.2
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN207076766U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 石佳奇;祝欣;鄧紹坡;龍濤;尹業新;徐敏
• 申請（專利權）人: 環境保護部南京環境科學研究所;南京貽潤環境科技有限公司
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本實用新型屬于環境修復技術領域，更具體地說，涉及一種土壤和地下水污染原位修復裝置。

背景技術

原位化學還原修復是一種常用的有效原位修復技術，其中納米鐵材料以粒徑小、比表面積大、表面活性高、還原能力強等特點，能夠有效去除有機物、重金屬和硝酸鹽等多種污染物，已越來越多的被應用于土壤和地下水污染修復的研究。

國內外研究表明，納米鐵用于修復土壤和地下水污染的機理為：在FeO-H₂O系統中存在有三種還原劑，分別為FeO、Fe(Ⅱ)和氫氣，污染物的還原可能會由于還原劑的不同而存在三種途徑。同時納米鐵具有較高的比表面積、優良的表面吸附能力和反應活性，促進了鐵腐蝕反應的發生，產生的大量的Fe(Ⅱ)和氫可作為污染物還原過程的電子供體，即反應在短時間內創造了一個不斷有電子供體給予的環境體系，從而提高了污染物的還原效率。但是，目前納米鐵在地下水環境修復中的應用尚存在一些問題：

(1)由于納米零價鐵粒度小、比表面積大、表面能大且自身存在磁性，因而很容易發生團聚，其粒徑就從納米級變為微米級，極大降低了反應的比表面積，從而導致降解效率的降低；(2)在空氣中極易被氧化，形成鈍化層而降低活性，有的甚至可以發生自燃，納米鐵從制備到修復現場的運輸過程挑戰巨大，這樣就限制了納米零價鐵在地下水和土壤修復中的應用。

為了解決上述這些問題，越來越多的納米零價鐵改性技術應運而生，如鈍化納米零價鐵、負載納米零價鐵及穩定劑改造納米鐵，其中以穩定劑改造納米鐵的研究較多，且由此產生了多種納米鐵改性用穩定劑，如淀粉、聚苯乙烯磺酸鈉等。如，中國專利申請號為201010221529.8的申請案公開了一種納米鐵漿反應帶原位修復硝基苯污染地下水的方法，該申請案是在地下水污染區打一口以上注入井和觀測井，將預先制備好的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿灌入注入井，灌注時實時監測觀測井中目標污染物，當達到預期處理效果時停止灌注。該申請案即是采用淀粉對納米鐵進行改性處理，從而在一定程度上能夠提高所得納米鐵材料的比表面積，改善其修復效果。又如，中國專利申請號為201210445834.4的申請案公開了一種適用于地下水治理的改性零價納米鐵的制備方法，該申請案是采用聚苯乙烯磺酸鈉對納米鐵材料進行改性處理從而可以獲得相對穩定的分散零價納米鐵。

目前現有研究主要集中在保持納米鐵原有的反應活性及與污染物的充分接觸等問題上，但大多數研究還僅限于實驗室研究階段，將其應用于實際處理工藝中成效并不大，仍無法有效避免納米鐵材料的鈍化失活。因此，如何使納米鐵材料能夠有效應用于實際工藝過程，并保證其對污染物的修復處理效果對于納米鐵材料在地下水和土壤修復中的推廣應用就至關重要，也是目前國內外研究者急需解決的技術難題。

實用新型內容

1.實用新型要解決的技術問題

本實用新型的目的在于克服現有技術中將納米鐵材料應用于土壤和地下水污染修復時，納米鐵材料在制備、運輸過程中易發生鈍化失活，從而影響其修復效果的不足，提供了一種納米鐵試劑原位注入裝置。采用本實用新型的技術方案能夠實現納米鐵的地下原位制備與修復，降低了納米鐵與污染體接觸前發生氧化、團聚的可能性，從而能夠有效保證其修復效果。

2.技術方案

為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：

本實用新型的一種納米鐵試劑原位注入裝置，包括雙液注射泵和雙液注射鉆桿，所述的雙液注射泵與液壓控制系統相連，該雙液注射泵包括第一柱塞泵和第二柱塞泵，所述的雙液注射鉆桿內設有相互分隔的第一藥劑注射腔和第二藥劑注射腔，且第一柱塞泵的藥劑出口與第一藥劑注射腔的進液口相連，第二柱塞泵的藥劑出口與第二藥劑注射腔的進液口相連，在液壓控制系統的作用下通過上述兩個柱塞泵及第一藥劑注射腔、第二藥劑注射腔分別向待修復土壤內注射FeSO₄和NaBH₄溶液。

更進一步的，所述的液壓控制系統包括液壓缸、換向閥和油泵，其中，油泵的進油口與油箱相連，其出油口一方面通過換向閥分別與液壓缸的兩個腔體相連，另一方面通過溢流閥與油箱相連；所述液壓缸的活塞通過活塞桿分別與第一柱塞泵和第二柱塞泵的柱塞固定相連。

更進一步的，所述的雙液注射鉆桿設計為雙層空心套管結構，內層套管的內部設有第一藥劑注射腔，兩層套管之間形成第二藥劑注射腔，且第一藥劑注射腔和第二藥劑注射腔均為頂部開口、底部封閉的腔體。