[發明專利]一種利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備活性填料的方法及其應用

有效

• 申請號: 202011523730.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112792118B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王曉東;張曉慧;孫先峰;彭圣潔
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 薛鵬喜

本發明公開了一種利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備活性填料的方法及其應用。本發明。本發明先配置得到腐植酸溶液，用腐植酸溶液對羥基磷灰石進行改性，然后再將改性后的羥基磷灰石與七水合硫酸亞鐵反應得到Fe⁰?HAP復合材料；最后用腐植酸溶液與Fe⁰?HAP復合材料進行反應得到復合材料即為活性填料。本發明制備得到的復合材料可以用作可滲透反應墻(PRB)的填料，能夠提高羥基磷灰石的吸附力，解決零價鐵易團聚以及易氧化的問題；可以通過吸附、還原和絡合等作用與金屬離子、污染有機物發生反應，從而有效修復土壤及地下水中的污染物。

技術領域

本發明涉及可滲透反應墻填料制備技術領域，具體涉及一種利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備活性填料的方法及其應用。

背景技術

可滲透反應墻(PRB)技術是一種新興的原位修復土壤及地下水的技術。PRB技術的反應墻放置于污染水流下游，并與水流方向垂直，反應墻中填充活性填料。污染羽在自然水力梯度的作用下流經反應墻，并與活性填料發生吸附、沉淀、氧化還原、生物作用等反應，從而得到干凈的出水。PRB技術發揮作用的關鍵是其活性填料。

大量研究以納米零價鐵為墻體介質材料的滲透反應墻作為現場地下水修復技術，但納米零價鐵在制備和應用中亦有以下不足之處：納米零價鐵較大的比表面積和較強的磁性使其在制備及應用過程中極易團聚而形成大的顆粒，造成比表面積減小，活性降低，很大程度上影響了其應用價值；納米零價鐵顆粒的團聚現象亦可降低其在水體中的流動性能，使去污劑擴散不均勻，很難與污染物完全接觸，降低了其實際工程應用的可能性；納米零價鐵的高活性也使其易于被環境中非目標污染物(如水和氧氣)氧化，即納米零價鐵的“自燃”，這一現象造成零價鐵反應活性和有效性降低，不能持久地降解環境中污染物質。高芳等人研究了《羥基磷灰石負載納米零價鐵去除水溶液中鈾(Ⅵ)的研究》(中國陶瓷，2015年8月)，以羥基磷灰石為原料，添加到化學反應制備的納米零價鐵中，得到復合物。該方法可以降低零價鐵的團聚，但是不能解決零價鐵易氧化等問題。所以現在需要一種活性填料，既能增加羥基磷灰石的孔容和孔徑，提高其吸附能力，又能解決零價鐵的團聚和易氧化等問題；使得活性填料可以通過吸附、還原和絡合等作用與金屬離子、污染有機物發生反應，從而有效修復土壤及地下水中的污染物。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的是提供一種利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備活性填料的方法及其應用。本發明利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備得到一種復合材料，能夠提高羥基磷灰石的吸附力，解決零價鐵易團聚以及易氧化的問題。制備得到的復合材料可以通過吸附、還原和絡合等作用與金屬離子、污染有機物發生反應，從而有效修復土壤及地下水中的污染物。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種利用羥基磷灰石、零價鐵與腐植酸制備活性填料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)羥基磷灰石顆粒置于腐植酸中，室溫下靜置，反應結束后真空抽濾，取出羥基磷灰石顆粒并用去離子水洗至中性，冷凍處理，干燥后得到改性羥基磷灰石顆粒；

(2)向七水合硫酸亞鐵中加入醇水混合液，超聲處理后，加入步驟(1)得到的改性羥基磷灰石顆粒，室溫下攪拌得到混合液，氮氣保護下，向混合液中滴加NaBH₄溶液并攪拌，直至黑色固體不再析出且沒有氣泡產生，真空抽濾并用去氧去離子水和無水乙醇洗滌得到Fe⁰-HAP復合材料；

(3)將腐植酸、去氧去離子水與無水乙醇混合均勻，加入步驟(2)得到的Fe⁰-HAP復合材料混合，恒溫振蕩反應；反應停止后，將得到的材料真空抽濾并用無水乙醇和去氧去離子水沖洗至中性，真空干燥后得到活性填料。

優選的，步驟(1)中，所述羥基磷灰石與腐植酸加入量之比為(2～4)g:(20～40)mL；所述腐植酸為黃腐酸，FA≥90％；所述羥基磷灰石顆粒的目數為180-200目。