本发明专利技术公开了一种聚合阳离子型热活化微孔双金属填料的制备方法。该方法以凹凸棒土制备的无机微孔烧结体为载体，废铁粉和铜为主要原料，聚合阳离子[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]7+为改性剂，制备了一种聚合阳离子型热活化微孔双金属除Cr(Ⅵ)填料。本发明专利技术方法制备的产品具有高强度、高通透性，充分利用了废铁粉的比表面积，有效解决了铁粉与Cr(Ⅵ)反应，利用率低、易团聚、钝化问题。本发明专利技术填料去除Cr(Ⅵ)性能比一般铁粉除Cr(Ⅵ)性能提高约30倍，为含Cr(Ⅵ)地下水大规模原位修复提供了技术支撑，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下水Cr(VI)污染修复
，特别涉及。
技术介绍
我国地下水Cr(VI)污染主要来源于铬盐行业和电镀行业，电镀行业所采用的镀铬原料铬酐等均来源于铬盐行业，我国国民经济中约15%的产品与铬盐系列产品有关，这种结构组成就导致我国绝大部分地下水Cr(VI)污染来源于铬盐行业。我国铬盐行业生产工艺落后、环境污染严重，截止2013年底已关闭62家，在产的13家铬盐生产企业中仅有少数几家采用清洁生产工艺，占总产能的20%左右，其余产能仍然使用落后的有钙(含少钙)焙烧工艺，导致我国铬渣产生及堆存量增加，铬渣的简单堆放(尤其是历史堆存的约600万吨)又造成了土壤和地下水的严重污染。如济南裕兴化工厂地下水中的Cr(VI)最大污染浓度达3704.72 mg.L—1，青海海北化工厂地下水中的Cr(VI)最大污染浓度达1417 mg.L'Cr(VI)迁移性强，会向地层深处扩散，同时也会随地下水向下游迁移。我国目前所积存的铬渣大多已经堆存十几年甚至几十年，加之没有必要的防护措施，污染物已经扩散至下游数km，地下水污染面积达数千万方。 受Cr (VI)污染的地下水的修复通常采用抽出一地表化学处理法，但存在成本高、周期长、能耗大、易造成地下水二次污染等缺点。近年来，零价铁PRB技术以其能耗低、不造成二次污染等优势迅速兴起，但Fetl粉与Cr(VI)发生的是表层反应，生成的(FexCivx) (OH)3沉淀附着在？6°表面阻碍？6°与&(/1)的进一步反应，导致Fetl钝化，从而利用率极低。同时表面生成的这些沉淀还会导致Fetl粉板结，影响PRB的渗透性，成为实地应用中的一个限制性设计参数。 针对零价铁利用率低、易团聚、钝化问题，国内外研究主要集中在三方面:(1)降低铁粉粒径方面。通过电沉积或液相反应法制备纳米零价铁，降低零价铁粒径，一定程度上提高零价铁的比表面积，从而提高零价铁的利用率。(2)改变零价铁与Cr(VI)反应机理方面。通过在零价铁表面镀上一层催化剂Cu、Pd、Ni或Pt等，避免零价铁与Cr (VI)的直接氧化还原反应，通过另一种金属催化剂起到电子传递的作用，从而增加零价铁的氧化层深度，提高零价铁的利用率。(3)运用分散材料/固定化材料方面。通过无机载体(沸石、活性炭、粉煤灰等)与零价铁混合分散零价铁或通过有机溶剂分散/固定化零价铁，避免零价铁团聚，提高零价铁比表面积，从而解决零价铁利用率低、易团聚的问题。 目前专利所报道的除Cr(VI)填料，多采用液相反应制备纳米级零价铁或纳米级双金属，并运用有机分散剂/固定化材料来解决零价铁利用率低、易团聚、钝化问题。如专利号CN200510062301.8，乳化态纳米级零价铁及纳米级双金属的制备方法及其用途中所述，制备的纳米级零价铁或纳米级Fe-Pd双金属用于含有机氯化物、硝酸根及重金属污染物水的同步修复。乳化态纳米双金属颗粒的比表面积大，分散性也比非乳化态的好。但它也没能改变纳米零价铁在实际工程应用中易氧化失效、成本高的缺点，且乳化态度纳米级双金属颗粒成形性差，强度低，不适合大规模工程应用。 零价铁除Cr (VI)填料目前仍然存在两方面亟待解决的问题:(I)有机分散材料/固定化材料虽能一定程度上提高零价铁利用率低、易团聚的缺陷，但其成本高、强度低，工程应用很困难；(2)液相反应制备纳米级零价铁及纳米级双金属，显著提高了零价铁的利用率，但成本过高，国家无力承担巨额的地下水Cr(VI)污染修复费用。因此，研发一种经济、高效的零价铁除Cr(VI)填料极其重要，它不仅对全国地下水Cr (VI)污染的防控规划具有促进作用，还具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决零价铁与Cr( VI)反应利用率低、易团聚、钝化、成本高的缺陷，提供了一种方法新颖、高效、经济可行、使用方便的聚合阳离子型热活化微孔双金属除Cr(VI)填料的制备方法。 本专利技术的目的目的是通过以下技术方案实现的:，该方法包括以下步骤:(1)将凹凸棒土以0.2^0.6 g/mL的浓度混入水中，经搅拌、沉降后，取上部悬浮液进行抽滤、冷冻干燥，取冷冻干燥后的凹凸棒土备用；(2)废铁粉预处理:取车床厂废铁屑，经球磨机研磨后，用浓度为0.Γ0.5 mol/L的盐酸清洗2?5 min，然后水洗至中性，再将清洗后的废铁粉放入冷冻干燥机中干燥，干燥后的废铁粉过200目标准筛后，取筛下废铁粉备用；(3)将活性炭颗粒放入破碎机中破碎，破碎后过200目标准筛，筛下活性炭备用；(4)称取1?10重量份的有机成孔剂，加入到90?100重量份的的水中，6(Γ100?下搅拌混合后冷却至常温待用；所述的有机成孔剂由淀粉、PVA中的一种或两种按照任意配比混合组成；(5)将1(Γ30重量份的步骤(I)处理后的凹凸棒土、f10重量份的步骤(2)处理后的废铁粉以及I飞重量份的步骤(3)处理后的活性炭混合后，加入到2.4-12重量份的步骤(4)配置的混合溶液中，混合均匀后室温干燥2Γ48小时，干燥后的混合物待用；(6)将步骤(5)制得的混合物放置于粉末压片机中，在5?20MPa的压力条件下保压1^10 min，得到片状颗粒；(7)将步骤(6)中压制的片状颗粒，置于坩埚中，放入通有N2气的马福炉中，在500°C下煅烧2?4小时，冷却至常温后，得到If 40重量份热活化微孔材料；(8)将0.03、.59重量份的五水硫酸铜溶解于8?150重量份的去离子水中，得到硫酸铜溶液，再取11质量份步骤(7)的热活化微孔材料溶解于配置的硫酸铜溶液中，混合搅拌10分钟，取出片状颗粒，冷冻干燥24小时得到热活化微孔双金属；(9)将2?4.6重量份的AlCl3溶解于100质量份水中，将f 4重量份的氢氧化钠溶解于100质量份水中，并将氢氧化钠溶液滴加到AlCl3溶液中，滴完后继续搅拌加热2?4小时后，然后在5(Γ80摄氏度下陈化12?48小时后得到聚合阳离子溶液；(10 )取5质量份步骤(8 )的热活化微孔双金属，加入到10质量份步骤(9 )配置的聚合阳离子溶液中，在6(T90°C下搅拌Ih后，静置2天后取出片状颗粒，用清水洗涤至中性后冷冻干燥2Γ48小时后即得聚合阳离子型热活化微孔双金属填料。 本专利技术的有益效果是:本专利技术制备的聚合阳离子型热活化微孔双金属除Cr(VI)填料用于Cr(VI)污染地下水实地原位修复时，不仅可以提升铁粉的除Cr(VI)性能，还可以克服铁粉易团聚、易钝化、无法工程化应用等缺点，且制作方法简便、除Cr( VI)效率极高、无机凹凸棒土固定化材料环保无污染、成本低廉等突出优点，生产出的产品为Φ10 mm的片状颗粒，平均抗压强度4.3 MPa。产品具有良好的通透性，除Cr (VI)能力很强，避免了零价铁与Cr (VI)反应易钝化、板结、堵塞的问题，尤其为PRB技术修复Cr( VI)污染地下水的大规模工程应用提供技术支持，是一种优良的除Cr (VI)填料，经济效益、社会效益、环境效益显著。可在地下水Cr (VI)污染实地原位修复的工程中大规模应用。该制备方法首先通过无机凹凸棒土高温煅烧工艺固定化铁粉，充分利用了铁粉的比表面积，从而达到解决铁粉易团聚、比表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合阳离子型热活化微孔双金属填料的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）将凹凸棒土以0.2~0.6 g/mL的浓度混入水中，经搅拌、沉降后，取上部悬浮液进行抽滤、冷冻干燥，取冷冻干燥后的凹凸棒土备用；（2）废铁粉预处理：取车床厂废铁屑，经球磨机研磨后，用浓度为0.1~0.5 mol/L的盐酸清洗2~5 min，然后水洗至中性，再将清洗后的废铁粉放入冷冻干燥机中干燥，干燥后的废铁粉过200目标准筛后，取筛下废铁粉备用；（3）将活性炭颗粒放入破碎机中破碎，破碎后过200目标准筛，筛下活性炭备用；（4）称取1~10重量份的有机成孔剂，加入到90~100重量份的水中，60~100℃下搅拌混合后冷却至常温待用；所述的有机成孔剂由淀粉、PVA中的一种或两种按照任意配比混合组成；（5）将10~30重量份的步骤（1）处理后的凹凸棒土、1~10重量份的步骤（2）处理后的废铁粉以及1~5重量份的步骤（3）处理后的活性炭混合后，加入到2.4‑12重量份的步骤（4）配置的混合溶液中，混合均匀后室温干燥24~48小时，干燥后的混合物待用；（6）将步骤（5）制得的混合物放置于粉末压片机中，在5~20 MPa的压力条件下保压1~10 min，得到片状颗粒；（7）将步骤（6）中压制的片状颗粒，置于坩埚中，放入通有N2气的马福炉中，在500℃下煅烧2~4小时，冷却至常温后，得到11~40重量份热活化微孔材料；（8）将0.03~0.59重量份的五水硫酸铜溶解于8~150重量份的去离子水中，得到硫酸铜溶液，再将11重量份步骤（7）的热活化微孔材料溶解于配置的硫酸铜溶液中，混合搅拌10分钟，取出片状颗粒，冷冻干燥24小时得到热活化微孔双金属；（9）将2~4.6重量份的AlCl3溶解于100质量份水中，将1~4重量份的氢氧化钠溶解于100质量份水中，并将氢氧化钠溶液滴加到AlCl3溶液中，滴完后继续搅拌加热2~4小时后，然后在50~80摄氏度下陈化12~48小时后得到聚合阳离子溶液；（10）取5重量份步骤（8）的热活化微孔双金属，加入到10重量份步骤（9）配置的聚合阳离子溶液中，在60~90℃下搅拌1h后，静置2天后取出片状颗粒，用清水洗涤至中性后冷冻干燥24~48小时后即得聚合阳离子型热活化微孔双金属填料。...
【技术特征摘要】
1.一种聚合阳离子型热活化微孔双金属填料的制备方法，其特征在于，步骤如下: (1)将凹凸棒土以0.2^0.6 g/mL的浓度混入水中，经搅拌、沉降后，取上部悬浮液进行抽滤、冷冻干燥，取冷冻干燥后的凹凸棒土备用； (2)废铁粉预处理:取车床厂废铁屑，经球磨机研磨后，用浓度为0.Γ0.5 mol/L的盐酸清洗2?5 min，然后水洗至中性，再将清洗后的废铁粉放入冷冻干燥机中干燥，干燥后的废铁粉过200目标准筛后，取筛下废铁粉备用； (3)将活性炭颗粒放入破碎机中破碎，破碎后过200目标准筛，筛下活性炭备用； (4)称取1?10重量份的有机成孔剂，加入到90?100重量份的水中，6(Γ100?下搅拌混合后冷却至常温待用；所述的有机成孔剂由淀粉、PVA中的一种或两种按照任意配比混合组成； (5)将1(Γ30重量份的步骤(1)处理后的凹凸棒土、f10重量份的步骤(2)处理后的废铁粉以及1飞重量份的步骤(3)处理后的活性炭混合后，加入到2.4-12重量份的步骤(4)配置的混合溶液中，混合均匀后室温干燥2Γ48小时，干燥后的混合物待用； (6)将步骤(5)制得...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤清，胡清，唐一，朱文会，高菁阳，万德山，林斯杰，谢丹，
申请(专利权)人：中节能大地环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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