一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料及其制备方法，该胶体缓释材料是由活性修复剂的溶液与胶体二氧化硅充分混合形成的胶体悬浮液，其中以质量比计，活性修复剂的溶液：胶体二氧化硅＝93～99：1～7；所述的胶体悬浮液的初始粘度小于60cP，在注入地下含水层后粘度随时间逐渐增加，最后形成半固体凝胶，活性修复剂被逐渐释放到含水层中；本发明专利技术一方面保证缓释材料初始注入粘度小于60cP，降低注入地下的难度，可在多种类型条件的污染场地推广；另一方面材料逐渐形成凝胶后，活性修复剂的释放时间延长5-7倍，避免流体修复剂损失和多次重复施工的缺陷，节约成本，提高地下水修复效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境污染治理与修复
，涉及一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料及其制备方法。
技术介绍
随着我国国民经济和产业的快速发展，环境污染问题日益凸显，有毒有害污染物通过各种途径进入地下环境系统，造成地下水污染。近年来，城市和工业企业周边地下水污染日趋严重，威胁饮水安全和人体健康。氯代烯烃作为溶剂被广泛应用在金属加工、电子、干洗等行业，由此成为地下环境中广泛分布的污染物类型之一[1]。同时氯代烯烃也在开展的全国地下水污染调查中多次被检出，且检出浓度高于饮用水标准(5μg/L)[2-5]。抽出-处理技术作为最早应用于处理氯代溶剂污染的地下水技术，因修复成本高，耗时长，且无法达到修复目标[1,6]而逐渐被新兴的原位物理、化学和生物技术所取代。目前多采用的原位修复技术包括原位热修复，原位生物降解，原位化学氧化和化学还原技术[7-9]。已应用原位修复技术在实际场地修复中仍存在以下缺陷：(1)目前常用的活性修复剂半衰期短，稳定性差，易被含水层中天然有机物竞争消耗，从而降低活性修复剂使用效率；(2)活性修复剂多以液体或气体等流体形式注入地下含水层，易在对流的作用下迁移出污染区域，也会因优先孔道效应而不能与低渗透区的污染物接触，两者均会降低修复效率；(3)过量注入的修复剂所产生的副产物和对地下环境造成的长久性影响也将限制它们的使用。针对地下水氯代烯烃污染原位修复过程中所存在的问题，一些研究者通>过控制活性修复剂在含水层的释放速率，延长其使用时效性，从而增强修复效率。目前研发的缓释材料包括：针对厌氧生物修复的缓释氢化合物[10]、原位生物脱氮的缓释碳源[11]、强化汽油污染场地生物修复的缓释细菌细胞材料[12]、原位化学修复的缓释型高锰酸钾氧化剂[13]。但是在实际场地应用中，由于已报道的缓释材料多为固体型，受其形貌结构和粒径大小影响，现场施工技术繁琐，成本相对较高，适用场地范围有限。因而开发一种适用于直接注入污染含水层技术的缓释材料，将大幅度改善地下水原位修复技术的应用范围和修复效率。[1].高霏,刘菲,陈鸿汉.三氯乙烯污染土壤和地下水污染源区的修复研究进展[J].地球科学进展,2008,23(8):821-829.[2].Bi,E.,Liu,Y.,He,J.,etc.ScreeningofemergingvolatileorganiccontaminantsinshallowgroundwaterinEastChina[J].GroundwaterMonitoring&Remediation,2012,32(1):53-58.[3].环境保护部,国.,住房和城乡建设部.华北平原地下水污染防治工作方案.In北京,2013.[4].郭永海,沈照理.河北平原地下水有机氯污染及其与防污性能的关系[J].水文地质工程地质,1996,23(1):40-42.[5].高存荣,王俊桃.我国69个城市地下水有机污染特征研究[J].地球学报,2015,(05):71-81.[6].Kavanaugh,M.C.AlternativesforGroundWaterCleanup[M].NationalAcad.Press,1994.[7].Kueper,B.H.,Stroo,H.F.,Vogel,C.M.,etc.Chlorinatedsolventsourcezoneremediation[M].Springer,2014.[8].Stroo,H.F.,Leeson,A.,Marqusee,J.A.,etc.Chlorinatedethenesourceremediation:Lessonslearned[J].Environmentalscience&technology,2012,46(12):6438-6447.[9].Stroo,H.F.,Ward,C.H.Insituremediationofchlorinatedsolventplumes[M].SpringerScience&BusinessMedia,2010.[10].Koenigsberg,S.,Willett,A.,Sutherland,M.ControlledReleaseElectronDonors:HydrogenReleaseCompound(HRC)—AnOverviewofaDecadeofCaseStudies[J].Bioremediationjournal,2006,10(1-2):45-57.[11].王允,张旭,张大奕,etc.用于地下水原位生物脱氮的缓释碳源材料性能研究[J].环境科学,2008,29(8):2183-2188.[12].Moslemy,P.,Neufeld,R.J.,Guiot,S.R.Biodegradationofgasolinebygellangum-encapsulatedbacterialcells[J].BiotechnologyandBioengineering,2002,80(2):175-184.[13].董双石,周丹丹,王金,王艳龙,张建.一种用于地下水原位化学修复的缓释型高锰酸钾氧化剂[P].CN102491425A,2012-06-13.
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料及其制备方法，以胶体二氧化硅材料作为基体，粘度随时间逐渐增加，适用于直接推入技术施工，延长修复剂的释放时间。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料，是由活性修复剂的溶液与胶体二氧化硅充分混合形成的胶体悬浮液，其中以质量比计，活性修复剂的溶液：胶体二氧化硅＝93～99：1～7。所述的胶体悬浮液的初始粘度小于60cP，在注入地下含水层后粘度随时间逐渐增加，最后形成半固体凝胶，活性修复剂被逐渐释放到含水层中。所述的胶体悬浮液还加入pH调节剂或无机盐以调控其初始粘度和凝胶时间。所述的pH调节剂为盐酸、硫酸、醋酸、氢氧化钠、石灰石或碳酸钠，调剂其pH为3～10；所述的无机盐为钠盐或钾盐。所述的活性修复剂是化学氧化或还原氯代烯烃、或促进土著微生物降解氯代烯烃的活性修复剂；所述的胶体二氧化硅为硅胶，二氧化硅气溶胶，二氧化硅沉淀物或气相二氧化硅。所述的活性修复剂为高锰酸盐氧化剂、过硫酸盐氧化剂或硫酸亚铁还原剂中的一种；或者活性修复剂为促进土著微生物降解氯代烯烃的甲醇、乙醇、乳酸、苯酸钠、蜜糖、葡萄糖浆中的一种或几种。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在于，是由活性修复剂的溶液与胶体二氧化硅充分混合形成的胶体悬浮液，其中以质量比计，活性修复剂的溶液：胶体二氧化硅＝93～99：1～7。

【技术特征摘要】
1.一种用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在于，是由活性修
复剂的溶液与胶体二氧化硅充分混合形成的胶体悬浮液，其中以质量比计，
活性修复剂的溶液：胶体二氧化硅＝93～99：1～7。
2.如权利要求1所述的用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在
于，所述的胶体悬浮液的初始粘度小于60cP，在注入地下含水层后粘度随时
间逐渐增加，最后形成半固体凝胶，活性修复剂被逐渐释放到含水层中。
3.如权利要求2所述的用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在
于，所述的胶体悬浮液还加入pH调节剂或无机盐以调控其初始粘度和凝胶
时间。
4.如权利要求3所述的用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在
于，所述的pH调节剂为盐酸、硫酸、醋酸、氢氧化钠、石灰石或碳酸钠，
调剂其pH为3～10；所述的无机盐为钠盐或钾盐。
5.如权利要求1所述的用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特征在
于，所述的活性修复剂是化学氧化或还原氯代烯烃、或促进土著微生物降解
氯代烯烃的活性修复剂；所述的胶体二氧化硅为硅胶，二氧化硅气溶胶，二
氧化硅沉淀物或气相二氧化硅。
6.如权利要求1或5所述的用于地下水原位修复的胶体缓释材料，其特
征在于，所述的活性修复剂为高锰酸盐氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广贺，杨硕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11