地下水的修复制造技术

用于处理含二价和三价金属阳离子的酸性或碱性地下水的地下水修复方法包括以下步骤：将固体碱性材料的浆料或悬浮液注入地基，其中将该浆料或悬浮液注入一个或多个地域以致该地下水接触该固体碱性材料和该二价和三价金属阳离子反应而形成层状双氢氧化物（ＬＤＨ）材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及地下水的修复方法。在另一个方面中，本专利技术涉及矿 体原位浸出的控制方法或堆浸方法或矿体或废料的稳定化。
技术介绍
在自然环境或人为废物或操作中的酸性或碱性地下水或孔隙水可以源自于许多源。这些源的实例可以包括 含硫化物的土壤通过自然过程(例如地下水位和/或氧气状况的 季节性变化)或干扰(例如在建筑或挖掘期间)的氧化而形成酸性硫酸盐 土壤(ASS) 经由土壤/地下水渗滤具有场外损失的工业方法(例如黄铁矿氧 化，硫酸生产) 酸性或碱性表面水从采矿或提取冶金操作的排放，逸出和渗滤 矿体(例如铀或铜矿)的原位浸出 源自矿物质加工的流体(例如经由拜耳法(Bayer process)的碱 性红泥)。由于导致这些水形成的过程，此种水通常可能富含各种金属、类 金属和阴离子，它们的浓度可能同时超过ANZECC 土壤和水质标准 (ANZECC Soil and Water Quality guidelines)(ANZECC/NHMRC， 1992)。存在确定酸性和碱性地下水的修复方法的挑战，该方法既成本划 算又环境上稳固，对在中和之后的污染物具有安全和有效的固定(和如 果合适，场外处置)。酸性和碱性地下水的有效的长期控制也被要求满 足规章要求。层状双氢氧化物(LDH)是一类既自然产生又合成制备的材料，其 特征在于带正电的混合金属氢氧化物层被含水分子和各种可交换阴离子的中间层隔离。层状双氢氧化物最通常由二价(例如Mg2+、 Fe")和 三价(例如Al3+、 Fe")金属阳离子溶液在中等至高pH值下的共沉淀形 成(Taylor， 1984， Vucelic " 1997， Shin " a/., 1996)。层状双氢氧化物化合物可以由以下通式(l)表示 M(lx)2+ Mx3+ (OH)2 An y H20 (1)其中M"和M"分别是二价和三价金属离子，A"-是n价的层间离 子。x值代表三价金属离子占总量金属离子的比例，y表示层间水的可层状双氢氧化物的通常形式包含M^+和AP+(通常称为水滑石)和 Mg"和Fe,称为鳞镁铁矿)，但是其它阳离子，包括Ni、 Zn、 Mn、 Ca、 Cr和La是已知的。产生的表面正电荷的量取决于该晶格结构中 金属离子的摩尔比和制备条件，因为它们影响晶体形成。水滑石(最通常合成的LDH，具有碳酸根作为主要"可交换"阴 离子)的形成可以最简单地由以下反应描述6MgCl2+2AlCl3+16NaOH+H2C03 — Mg6Al2(OH)16C03.nH20+2HCl通常，水滑石中二价与三价阳离子的比例在2:1-3:1之间变化。形 式水滑石(及其它LDH)的其它合成路径包括从Mg(OH)2(水镁石)和 MgO(煅烧氧化镁)经由酸性溶液的中和合成(例如Albiston W fl/.， 1996)。这可以通过以下反应描述6Mg(OH)2+2Al(OH)3+2H2S04 — Mg6Al2(OH)16S04.nH20+2H20 一定范围具有广泛不同浓度的金属也可以同时地共沉淀，于是形 成多金属LDH。水滑石或LDH在60多年前进行了首次描述(Frondel， 1941， Feitknecht 1942)。有时，它们也可以自然产生为土壤和沉积物 中的副矿物(例如Taylor和McKenzie， 1980)。层状双氢氧化物也可 以由工业废料通过源自氧化铝提取的铝土矿渣(红泥)与海水的反应合成(例如Thornber和Hughes， 1987),如以下反应所述6Mg(OH)2+2Al(OH)3+2Na2C03 — Mg6Al2(OH)16C03.nH20+2NaOH 或通过石灰与源自化石燃料的飞灰的反应合成(例如燃煤火电站， Reardon和Delia Valle， 1997)。在LDH内，存在八面金属氢氧化物片的结构携带净正电荷，这 归因于三价阳离子对上述二价阳离子的有限取代。结果，有可能取代 大范围无机或有机阴离子进入LDH结构。这些阴离子通常称为"层 间阴离子"，因为它们位于在氢氧化物材料的层间。层状双氢氧化物 在约5的pH值之下通常是不稳定的(Ookubu W "/.， 1993)，但是可以 在宽的溶液pH值范围内充当緩冲物(Seida和Nakano， 2002)。层状 双氢氧化物，尤其是含碳酸根作为主要阴离子的那些还被证实经由消 耗包含在LDH结构内的氢氧根和碳酸根阴离子而具有相当大的中和 一定范围无才几酸的能力(例如Kameda C 2003)。已经进行了大量研究来探索开发LDH的阴离子交换性能的方法。 这些研究集中于从天然和废水中除去磷酸根及其它氧阴离子和腐植质 (Miyata， 1980， Misra和Perrotta， 1992， Amin和Jayson， 1996, Shin C"/" 1996, Seida和Nakano， 2000)。磷酸根是可以交换到LDH 中层间空间中的许多阴离子之一。使用合成制备的Mg-Al水滑石和一 定范围初始溶解的磷酸根浓度的砩酸根摄取的实验室研究指示约25 -30mgP/g(Miyata, 1983， Shin " a/.， 1996)-约60mg P/g的摄取能 力，其中摄取还受初始的磷酸根浓度、pH值(在pH值7附近具有最 大磷酸根吸收)、结晶度和水滑石化学性质(Ookubo ""/.， 1993)影响。 在自然水和/或废水中对于磷酸根除去使用水滑石的主要障碍是碳酸 根超过磷酸根的选择性，其中选择性序列按以下近似顺序CO, > HP042- S042-， OH->F_>Cr>N03-(Miyata， 1980， 1983， Sato" fl/.，1986， Shine/"/" 1986, Cavani C a/" 1991)。还用碳酸根作为主要 阴离子合成许多水滑石并因此在它们接触磷酸根之前要求要求阴离子 交换。当将碳酸根与硫酸根、硝酸根和氯离子相结合时(因为通常可能 发生在自然水或废水中)，磷酸根与水滑石吸附的减少进一步降低 (Shin e"/.， 1996)。大量最近的研究集中于合成LDH的形成和研究和它们随后对一 定范围阴离子，尤其是硅酸根的反应性(例如Depege C "/.， 1996)，意 在形成多金属铝硅酸盐，该多金属铝硅酸盐作为粘土材料的潜在前体被认为限制金属可移动性和生物可用性(例如Ford C fl/.， 1999)。还存 在硅酸根和铝酸根阴离子和粘土矿物的类似物的另一种前体的共同沉 淀的可能。煅烧氧化镁(MgO)或其衍生物，氢氧化镁(Mg(OH)2)在中和酸或酸 性废物1方面与其它碱例如消石灰(Ca(OH)2)相比具有相当大的优点。最重要的优点之一是要求较小量的煅烧氧化镁(MgO)氢氧化镁 (Mg(OH)2)。对于1吨98%硫酸的中和，仅要求424kg 96%固体MgO， 613kg 96%固体Mg(OH)2或1005kg Mg(OH)2的58%浆料。比较而言， 为了达到1吨98%硫酸的中和，要求差不多1600kg50。/oNaOH溶液， 1645kg Ca(OH)2的45%溶液，3210kg Na2C03的33%浆料或975kg CaC03。煅烧氧化镁的化学性质也提供大量显著的优点。碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理含二价或三价金属阳离子的酸性或碱性地下水的地下水修复方法，该方法包括以下步骤：将固体碱性材料的浆料或悬浮液注入地基，其中将所述浆料或悬浮液注入一个或多个地域以致所述地下水接触所述固体碱性材料和所述二价和三价金属阳离子反应而形成层状双氢氧化物（ＬＤＨ）材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GB道格拉斯，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]