一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛制造技术

本发明专利技术公开了一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，该零价铁激活剂缓释蜡烛由质量百分比为65%‑75%的激活剂、5%‑15%的分散剂和15%‑25%的凝固剂组成，其中：激活剂由零价铁粉和高铁粉煤灰组成。本发明专利技术可向地下水环境缓慢释放亚铁离子，用于长期激活过硫酸盐；并具有磁铁矿促进零价铁激活过硫酸盐功能，从而能够适用于不同过硫酸盐激活需求的有机污染场地地下水原位氧化修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下水修复
，具体是一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛。
技术介绍
亚铁盐廉价易得且高效无毒，成为目前研究最为广泛的激活过硫酸盐的过渡金属离子，研究表明：在常温常压下，零价铁、亚铁、三价铁、以及磁铁矿、赤铁矿、硫化亚铁和黄铁矿等含铁矿物均可催化过硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基，从而降解水体中的有机污染物，例如：氯代烃、硝基苯、石油烃等。但在利用亚铁激活过硫酸盐时，亚铁与过硫酸盐反应产生硫酸根自由基的速度过快，不利于硫酸根自由基与有机污染物反应：而且体系中会发生亚铁与硫酸根自由基的反应，此时过量的亚铁成为硫酸根自由基的抑制剂，严重阻碍原位氧化修复效率。故有学者提出用零价铁代替亚铁提供亚铁离子，从而激活过硫酸盐。在酸性和近中性的条件下，零价铁可以缓慢释放亚铁离子，从而控制溶液中亚铁离子的含量，减少副反应的发生，提高过硫酸盐利用率，经过相关研究证明上述措施是可行且有效的。另外，零价铁本身就是还原反应的还原剂，可以单独还原降解有机污染物。现有研究以纳米零价铁作为激活剂居多，但用于原位氧化修复地下水时，尚存在以下问题：1.纳米零价铁很快被钝化，使体系的反应速率降到跟未活化体系相同数量级。2.由于范德华力以及铁本身的磁性，再加上纳米材料本身巨大的比表面积的表面能，使纳米零价铁颗粒很容易团聚，从而影响了其在地下水中的传输和反应活性。因此，研究者采用Tween-20、活性炭、聚乙烯醇等材料包覆纳米零价铁进行激活过硫酸盐，从而解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述
技术介绍
中的问题和不足，提供一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛。为实现上述目的，本专利技术提供的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，为圆柱状，由质量百分比为65%-75%的激活剂、5%-15%的分散剂和15%-25%的凝固剂组成，所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其中，激活剂由质量比为8-11:1的零价铁粉和高铁粉煤灰组成。所述的零价铁粉为粒度为60目-100目的零价铁粉。所述的高铁粉煤灰为铁含量为35%-50%，粒度为100目-150目的粉煤灰。所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其中，分散剂为粒度为20目-100目的粉煤灰。所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其中，凝固剂为熔点在50℃-64℃范围内的全精炼石蜡。所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其中，零价铁激活剂缓释蜡烛的形状为圆柱形，直径为1.5cm-4cm，长度为5-15cm的圆柱形。本专利技术提供的制备上述零价铁激活剂缓释蜡烛的方法，主要步骤为：（1）将凝固剂：全精炼石蜡，质量比15%-25%，置于500mL烧杯中，将烧杯置于70℃-75℃的恒温水浴锅中，加热直至凝固剂完全熔化；（2）将激活剂剂：质量比65%-75%，零价铁粉与高铁粉煤灰的质量比为8-11:1；分散剂：粉煤灰，质量比5%-15%；顺序加入已经完全熔化的凝固剂中；（3）将上述零价铁激活剂缓释材料混合体在恒温电动磁力搅拌机中，150r/min转速搅拌30min，并在恒温超声清洗机中超声搅拌20min；（4）将上述充分混合的零价铁激活剂缓释材料混合体迅速倒入直径为1cm-4cm，长度为5-15cm的圆柱形蜡烛模具内；（5）将圆柱形蜡烛模具迅速至于冰水浴中静止30min，待零价铁激活剂缓释材料混合体冷却成型后，从模具中取出，即得到零价铁激活剂缓释蜡烛样品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术首次提出采用零价铁粉、高铁粉煤灰、粉煤灰和石蜡共同制备零价铁激活剂缓释蜡烛，其中：零价铁粉和高铁粉煤灰作为激活剂，粉煤灰作为分散剂，石蜡作为凝固剂。（2）本专利技术采用零价铁粉作为主要的激活剂原料，在过硫酸盐氧化剂存在情况下，可向地下水环境缓慢释放亚铁离子，用于长期激活过硫酸盐。零价铁粉可以为缓释蜡烛内部提供还原条件，防止产生三价铁离子，进而避免析出氢氧化铁沉淀，提高地下可渗透反应墙体的防止堵塞能力。高铁粉煤灰含有大量磁铁矿，高铁粉煤灰具有单独激活过硫酸能力，用于制备零价铁激活剂缓释蜡烛时，起到促进激活过硫酸盐作用，提升激活过硫酸盐能力。（3）本专利技术可以通过调节分散剂粒度，控制缓释蜡烛的缓释通道大小，进而控制缓释蜡烛的激活剂释放速率，从而适应激活不同过硫酸盐浓度需要，使得应用范围更加广泛。（4）本专利技术可以通过调节零价铁激活剂缓释蜡烛的形状和规格大小，制备成利于更换的缓释剂模块组件，并用于不同的修复场景。（5）本专利技术可以与过硫酸盐缓释剂配合使用，对于原位氧化修复苯系物、多环芳烃、氯代烃及石油烃等有机污染地下水具有较好的修复效果和长期稳定性。（6）本专利技术在达到使用寿命后，便于更换，而且分散剂、凝固剂可以回收，重新用于制备缓释材料。（7）本专利技术所用的原料价格低廉，其中：石蜡、粉煤灰可以重复利用，生产成本较低，适于全面推广和应用。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释。实施例1按照下面的激活剂、分散剂、凝固剂的质量百分比例、规格，以前述步骤制备零价铁激活剂缓释蜡烛。激活剂：零价铁粉、高铁粉煤灰的质量比为10:1，质量比例75%，63.4g；分散剂：粉煤灰，质量比例10%，20目-40目，8.4g；凝固剂：全精炼石蜡，质量比例15%，熔点60℃，12.7g；所制备零价铁激活剂缓释蜡烛规格为：直径2cm，长度5cm。实施例2按照下面的激活剂、分散剂、凝固剂的质量百分比例、规格，以前述步骤制备零价铁激活剂缓释蜡烛。激活剂：零价铁粉、高铁粉煤灰的质量比为10:1，质量比例70%，112g；分散剂：粉煤灰，质量比例10%，32目-60目，16g；凝固剂：全精炼石蜡，质量比例20%，熔点60℃，32g；所制备零价铁激活剂缓释蜡烛规格为：直径2cm，长度10cm。实施例3按照下面的激活剂、分散剂、凝固剂的质量百分比例、规格，以前述步骤制备零价铁激活剂缓释蜡烛。激活剂：零价铁粉、高铁粉煤灰的质量比为11:1，质量比例65%，27.9g；分散剂：粉煤灰，质量比例10%，32目-60目，4.3g；凝固剂：全精炼石蜡，质量比例25%，熔点60℃，10.7g；所制备零价铁激活剂缓释蜡烛规格为：直径1.5cm，长度5cm。实施例4按照下面的激活剂、分散剂、凝固剂的质量百分比例、规格，以前述步骤制备零价铁激活剂缓释蜡烛。激活剂：零价铁粉、高铁粉煤灰的质量比为9:1，质量比例65%，592g；分散剂：粉煤灰，质量比例15%，50目-100目，136g；凝固剂：全精炼石蜡，质量比例20%，熔点60℃，182g；所制备零价铁激活剂缓释蜡烛规格为：直径4cm，长度15cm。实施例5采用欧盟标准化组织制定的NEN7375标准对实施例1制备的零价铁激活剂缓释蜡烛进行浸出试验，浸提液为除氧超纯水，容积为500mL，实验组浸提液中添加1g/L的过硫酸盐，同时平行设置对照组，对照组浸提液中不添加过硫酸盐；按照标准浸出阶段更换浸提液，并取样测试总铁离子浓度。结果表明：实验组1d浸出液中总铁离子浓度为367mg/L，4d浸出液中总铁离子浓度为548mg/L，16d浸出液中总铁离子浓度为692mg/L；而对照组在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其特征在于由质量百分比为65%‑75%的激活剂、5%‑15%的分散剂和15%‑25%的凝固剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其特征在于由质量百分比为65%-75%的激活剂、5%-15%的分散剂和15%-25%的凝固剂组成。2.根据权利要求1所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其特征在于，所述的激活剂由质量比为8-11:1的零价铁粉和高铁粉煤灰组成。3.根据权利要求2所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其特征在于，所述的零价铁粉为粒度为60目-100目的零价铁粉。4.根据权利要求2所述的一种用于原位修复地下水的零价铁激活剂缓释蜡烛，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马会强，李爽，姜虎生，石珍瑜，詹琪，师鹏飞，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21