用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法技术

本发明专利技术公开了用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法，所述填料按照水流流向，以体积分数计，包括依次排列的10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂。本发明专利技术对地下水中的Pb/Cd复合污染去除率高，具有吸附效果好、成本低廉等特点，修复填料多为生产废弃物和农业废弃物，起到了废物利用的作用，大大节省了成本，不仅解决了现有技术中存在的问题，而且具有很大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下水重金属污染修复
，具体涉及用于修复Pb/Cd污染的PRB(可渗透反应墙)填料及其制备方法和效果验证方法。
技术介绍
随着工业的迅猛发展和人类活动的急剧增加，造纸、采矿、电子、化工等行业产生的含铅(Pb)、镉(Cd)等重金属废水的大量排放，不仅对地表水造成污染，而且对土壤和地下水资源的污染也越来越严重。而地下水作为重要的饮用水源，Pb/Cd污染地下水将会直接对人类乃至动植物的生命健康造成危害，甚至导致死亡。因此，如何治理重金属Pb/Cd复合污染地下水已成为我国当前亟待解决的最为紧迫的环境生态问题。近年来，由于地下水原位修复技术相较于异位修复技术具有成本低、地表处理设施少、污染物的暴露少、对环扰动小等特点，已经成为一种应用广泛的地下水污染修复技术。而可渗透反应墙技术作为原位修复技术的一种，因具有处理效果好，无需外力作用，运行成本低，安装方便，可同时处理多种污染物的特点，已成为国内外地下水污染原位修复技术研究的热点。可渗透反应墙内填料的选择是该处理方法能否成功运行的重要问题，而多种填料混合使用是可渗透反应墙修复效果良好与否的关键因素。中国专利申请号201510191672.X中公开了一种修复地下水铬污染的可渗透反应墙材料及方法，该专利用秸秆作为吸附介质的一种来处理含铬地下水；中国专利申请号201110034794.X中公开了种微污染河流修复渗透反应墙填料，该专利用改性粉煤灰作为原料的一种而建立可渗透反应墙-潜流湿地联合系统；中国专利申请号200910009016.8中公开了一种用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其中骨料有粉煤灰、沸石粉等混合烧制而成，用来处理受重金属和有机物等多重污染的地下水。但是，在PRB修复技术上存在一些不足：(1)PRB系统内的填料较单一，针对单一污染物，吸附作用单一；(2)PRB系统内填料混合填装，填料功能不明确，不利于PRB修复机理的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术对地下水中的Pb/Cd复合污染去除率高，具有吸附效果好、成本低廉等特点，修复填料多为生产废弃物和农业废弃物，起到了废物利用的作用，大大节省了成本，不仅解决了现有技术中存在的问题，而且具有很大的经济效益。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，按照水流流向，以体积分数计，包括依次排列的10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂。进一步地，复合秸秆包括以任意比例混合的干燥秸秆及腐殖化秸秆；其中，干燥秸秆的制备方法为：将秸秆进行去皮处理，得到的秸秆芯放入烘箱，在60℃的温度下烘干，然后粉碎过60目筛即得到干燥秸秆；腐殖化秸秆的制备方法为：将干燥秸秆在室温条件下泡入纯净水中，使干燥秸秆完全浸没在纯净水中并做标记线，每2天均匀搅拌一次，并添加纯净水，保持水量在标记线上，2～5个月后取出，烘干研磨即得到腐殖化秸秆。进一步地，粉煤灰的制备方法为：将取自燃煤锅炉的炉渣自然风干，然后研磨至通过60目筛即得到粉煤灰；粉煤灰基沸石的制备方法为：将粉煤灰和浓度为5mol/L的NaOH溶液加入反应釜中搅拌均匀，其中，每毫升NaOH溶液中加入1克粉煤灰，然后将反应釜放入120℃烘箱中加热6h后取出，在室温下冷却后用去离子水反复冲洗抽滤反应釜中的混合液，直至滤液pH为8～9，将滤渣于60℃下烘干18h后研磨过60目筛即得到粉煤灰基沸石。进一步地，铁锰结核的制备方法为：采集深度在0～30cm处的土壤表层样品，挑出杂物，用水冲洗掉土壤中的泥土，然后将冲洗后的样品风干，经研磨后过60目筛即得到铁锰结核；所述的石英砂采用纯净水冲洗干净后于60℃烘干并过60目筛。用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备石英砂、干燥秸秆或复合秸秆、粉煤灰基沸石、铁锰结核以及粉煤灰；步骤二：按照水流流向，以体积分数计，依次填装10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂。进一步地，复合秸秆包括以任意比例混合的干燥秸秆及腐殖化秸秆；其中，干燥秸秆的制备方法为：将秸秆进行去皮处理，得到的秸秆芯放入烘箱，在60℃的温度下烘干，然后粉碎过60目筛即得到干燥秸秆；腐殖化秸秆的制备方法为：将干燥秸秆在室温条件下泡入纯净水中，使干燥秸秆完全浸没在纯净水中并做标记线，每2天均匀搅拌一次，并添加纯净水，保持水量在标记线上，2～5个月后取出，烘干研磨即得到腐殖化秸秆。进一步地，粉煤灰的制备方法为：将取自燃煤锅炉的炉渣自然风干，然后研磨至通过60目筛即得到粉煤灰；粉煤灰基沸石的制备方法为：将粉煤灰和浓度为5mol/L的NaOH溶液加入反应釜中搅拌均匀，其中，每毫升NaOH溶液中加入1克粉煤灰，然后将反应釜放入120℃烘箱中加热6h后取出，在室温下冷却后用去离子水反复冲洗抽滤反应釜中的混合液，直至滤液pH为8～9，将滤渣于60℃下烘干18h后研磨过60目筛即得到粉煤灰基沸石；铁锰结核的制备方法为：采集深度在0～30cm处的土壤表层样品，挑出杂物，用水冲洗掉土壤中的泥土，然后将冲洗后的样品风干，经研磨后过60目筛即得到铁锰结核；所述的石英砂采用纯净水冲洗干净后于60℃烘干并过60目筛。用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的效果验证方法，包括以下步骤：步骤一：配制用于模拟Pb/Cd污染的溶液；步骤二：按照溶液流向，以体积分数计，依次将10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂填装入PRB反应装置中；步骤三：用蠕动泵按照4mL/min～10mL/min的流速将配置好的溶液注入PRB反应装置，12h后在PRB反应装置出水口处取样，对样品进行测试得到实验结果。进一步地，步骤一溶液中Pb的浓度为5～10mg/L，且质量比Pb：Cd＝(5～20):1，溶液的pH为5～8。进一步地，步骤三的实验温度为15℃～30℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术将铁锰结核的氧化还原作用，干燥秸秆和腐殖化秸秆的有机络合作用，粉煤灰和粉煤灰基沸石的无机吸附作用相结合，实现Pb/本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，其特征在于，按照水流流向，以体积分数计，包括依次排列的10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂。

【技术特征摘要】
1.用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，其特征在于，按照水流流向，以
体积分数计，包括依次排列的10％石英砂，20％干燥秸秆或复合秸秆，20％
粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％石英砂。
2.根据权利要求1所述的用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，其特征在
于，复合秸秆包括以任意比例混合的干燥秸秆及腐殖化秸秆；
其中，干燥秸秆的制备方法为：将秸秆进行去皮处理，得到的秸秆芯放
入烘箱，在60℃的温度下烘干，然后粉碎过60目筛即得到干燥秸秆；
腐殖化秸秆的制备方法为：将干燥秸秆在室温条件下泡入纯净水中，使
干燥秸秆完全浸没在纯净水中并做标记线，每2天均匀搅拌一次，并添加纯
净水，保持水量在标记线上，2～5个月后取出，烘干研磨即得到腐殖化秸秆。
3.根据权利要求1所述的用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，其特征在
于，铁锰结核的制备方法为：采集深度在0～30cm处的土壤表层样品，挑出
杂物，用水冲洗掉土壤中的泥土，然后将冲洗后的样品风干，经研磨后过60
目筛即得到铁锰结核；
所述的石英砂采用纯净水冲洗干净后于60℃烘干并过60目筛。
4.根据权利要求1所述的用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，其特征在
于，粉煤灰的制备方法为：将取自燃煤锅炉的炉渣自然风干，然后研磨至通
过60目筛即得到粉煤灰；
粉煤灰基沸石的制备方法为：将粉煤灰和浓度为5mol/L的NaOH溶液
加入反应釜中搅拌均匀，其中，每毫升NaOH溶液中加入1克粉煤灰，然后
将反应釜放入120℃烘箱中加热6h后取出，在室温下冷却后用去离子水反复
冲洗抽滤反应釜中的混合液，直至滤液pH为8～9，将滤渣于60℃下烘干18h
后研磨过60目筛即得到粉煤灰基沸石。
5.用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的制备方法，其特征在于，包括以
下步骤：
步骤一：制备石英砂、干燥秸秆或复合秸秆、粉煤灰基沸石、铁锰结核
以及粉煤灰；
步骤二：按照水流流向，以体积分数计，依次填装10％石英砂，20％干
燥秸秆或复合秸秆，20％粉煤灰基沸石，20％铁锰结核，20％粉煤灰以及10％
石英砂。
6.根据权利要求5所述的用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的制备方法，
其特征在于，复合秸秆包括以任意比例混合的干燥秸秆...

【专利技术属性】
技术研发人员：范春辉，高雅琳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61