本发明专利技术公开了一种用于地下水重金属污染的PRB填料，以质量分数计，组成为20‑30％沸石，20‑30％纳米铁，5‑10％石英砂，5‑10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。本发明专利技术还公开了制备上述PRB填料的方法。本发明专利技术对地下水中的多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr)复合污染去除率高，具有吸附效果好，成本低廉等特点，填料多为常见废弃物和易制取材料，大大的降低了修复成本，并解决了多种重金属复合污染修复难的问题。
PRB filler for heavy metal pollution of groundwater and preparation method and application thereof
The invention discloses a method for heavy metal pollution of groundwater PRB filler in mass fraction, composed of 20 30% zeolite, 20 30% 5 10% nano iron, quartz sand, 5 10% compost, the fly ash. The invention also discloses a method for preparing the PRB filler. The invention of various heavy metals in groundwater (Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Cr) composite pollution removal rate is high, has good adsorption effect, low cost and packing are common and easy to produce waste materials, greatly reduces the cost of repair, and solve a variety of heavy metal pollution remediation the difficult problem.
【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
，具体涉及一种用于处理地下水重金属污染的PRB填料。本专利技术还涉及上述PRB填料的制备方法。本专利技术还涉及上述PRB填料修复多种重金属污染的地下水中的应用。
技术介绍
近年来，随着矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等污染源，各种重金属通过地标径流、雨水下渗等形式进入地下水体。而地下水作为重要饮用水源，重金属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，甚至死亡。因此，如何治理多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr)复合污染地下水已成我国当前亟待解决的环境生态问题。目前国内地下水污染治理的方法有物理控制、化学修复、电动修复、可渗透反应墙(PermeableReactiveBarrier,PRB)等技术。而PRB技术因具有处理效果好，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原位修复技术研究的热点。PRB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PRB修复效果良好与否的关键因素。中国专利申请号201410040392.4中公开了一种改性沸石承载零价铁粉的渗透反应墙填料的制法，用来处理受重金属和有机物等多种重金属污染的地下水。但是在PRB修复技术上存在着如填料单一，针对单一重金属污染物，吸附作用单一；填料功能不明确，不利于PRB修复机理的研究等不足之处。
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重金属污染的PRB填料。本专利技术的又一目的在于提供上述PRB填料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供的PRB填料，以质量分数计，组成为20-30％沸石，20-30％纳米铁，5-10％石英砂，5-10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。较佳地组成是30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰。本专利技术提供的制备上述PRB填料的方法是：1)石英砂水洗后烘干，过60-80目筛备用；2)可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂和络合剂，滴加速度为3-7mL/s，反应温度控制在15-40℃，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，过滤淋洗，常温下干燥，即得纳米铁粉末，过60-80目筛备用；3)作物秸秆粉碎后用水浇湿、渗透，秸秆含水量在50-60％；加入秸秆总量15-20％的玉米粉和0.02-0.05％的菌种拌匀，撒在秸秆表面盖严，控制腐熟温度在60℃以下，数天搅拌一次，达到腐熟状态即得到腐熟堆肥；4)将煤渣自然风干，研磨至通过60-80目筛，得到粉煤灰；5)将沸石过60-80目筛，烘干备用；6)将步骤1、2、3、4、5制备的石英砂、纳米铁、腐熟堆肥、粉煤灰、沸石按照质量比混匀，即得PRB填料。所述的制备方法，其中，石英砂水洗后于70度烘干。所述的制备方法，其中，表面活性剂为十二烷基磺酸钠可溶性淀粉；络合剂为柠檬酸氯化铵乙二胺四乙酸二钠盐。所述的制备方法，其中，作物秸秆粉碎为1-3cm长度。所述的制备方法，其中，制备腐熟堆肥的菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或/和产元假丝酵母。所述的制备方法，其中，煤渣为自燃煤锅炉的煤渣。本专利技术的PRB填料可以用于渗透反应墙中修复污染的地下水。本专利技术的PRB填料对地下水中的多种重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、As、Cr等)复合污染去除率高，具有吸附效果好，成本低廉等特点，填料的成份多为常见废弃物和易制取材料，降低了修复成本，并解决了多种重金属复合污染修复难的问题。附图说明图1是本专利技术的PRB填料对As(Ш)和As(V)混合溶液的去除率与时间关系。图2是本专利技术的PRB填料对As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)混合溶液的去除率与时间关系。具体实施方式实施例1：PRB填料的制备：1)将石英砂用纯净水冲洗干净后于70度烘干后，过60目筛备用；2)将可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂(十二烷基磺酸钠可溶性淀粉等)和络合剂(为柠檬酸氯化铵乙二胺四乙酸二钠盐等)，并在滴加的速度为5mL/s，反应温度控制在15-40℃的条件下，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，将反应产物过滤，淋洗，常温干燥12-24h，即得到纯黑色的纳米铁粉末，过60目筛备用；3)将作物秸秆(如玉米秆)用粉碎机粉碎为1-3cm长度。粉碎后的秸秆用水浇湿、渗透，秸秆含水量在60％左右用20％玉米粉同0.04％菌种(菌种可以是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和产元假丝酵母中的一种或任意比例的混合物)拌匀，撒在秸秆表面，用塑料布盖严。控制腐熟温度在60℃以下，2天搅拌一次，15-20天后达到腐熟状态，即可得到腐熟堆肥，备用；4)将自燃煤锅炉的煤渣自然风干，然后研磨至通过60目筛即得到粉煤灰备用；5)将沸石过60目筛，于70度烘干后，备用；6)将上述步骤1、2、3、4、5中制备的石英砂、纳米铁、腐熟堆肥、粉煤灰、沸石按质量比：30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰混匀，即制得渗透反应墙(PRB)填料。实施例2：制得的PRB填料用于渗透反应墙修复污染的地下水含砷地下水是全世界共同关注的重要环境问题之一，长期暴露到质量浓度高于0.1mg/L砷环境中，将会引起神经紊乱、肝癌、肺癌等疾病。在地表水和地下水中，砷主要以三价砷As(Ⅲ)和五价砷As(Ⅴ)形式存在。在含砷地下水中96％都为As(Ⅲ)，而As(Ⅲ)毒性为As(Ⅴ)的60倍。大多数国家对饮用水含砷量都有严格界定，2001年美国环保局饮用水中砷的标准由50μg·L-1降为10μg·L-1。因此对于地下水中砷污染治理迫在眉睫。称取5g制备的PRB填料，对起始质量浓度As(Ⅲ)1015μg/L和As(Ⅴ)为857μg/L，体积为4L。As(Ⅲ)和As(Ⅴ)混合溶液进行吸附实验，即固液比为5g:4L。PRB填料对As(Ш)和As(V)的混合液去除效果从图1中可看出，10min时，As(Ш)和As(V)的去除率已达到95％以上，反应60min后，对砷的去除率在99.5％以上，As(Ш)和As(V)的总质量浓度为3.36μg/L，低于世界卫生组织建议的饮用水标准10μg/L。实施例3：制得的PRB填料用于渗透反应墙修复污染的地下水一些有毒有害的元素通过饮用水或农作物灌溉进入食物链是一个非常普遍的现象，特别是在一些经济比较落后的国家。因As、Cd和Pb三种元素本身毒性大而且在污染水体中普遍存在，所以关于这3种元素的治理问题尤其迫切。通常对于含有As、Cd和Pb混合污染物大量水体的处理在技术上有难度且成本高。因此研究利用混合填料对As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)3种元素混合溶液进行实验。称取5g制备的PRB填料，对起始质量浓度As(Ш)为1130μg·L-1、Cd(Ⅱ)为1453μg·L-1和1464μg·L-1Pb(Ⅱ)混合液进行吸附实验，反应液体积为4L，即固液比为5g∶4L，其他条件同实施例2。PRB填料对As(III)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)去除效果见图2，由图2可知，在5min之内，混合填料对Pb(Ⅱ)去除率为100％，As(Ш)浓度由起始质量浓度1130μg·L-1降为29.4μg·L-1，去除率达97％，Cd(Ⅱ)由1453μg·L-1降为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于修复地下水重金属复合污染的PRB填料，以质量分数计，组成为20‑30％沸石，20‑30％纳米铁，5‑10％石英砂，5‑10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。
【技术特征摘要】
1.一种用于修复地下水重金属复合污染的PRB填料，以质量分数计，组成为20-30％沸石，20-30％纳米铁，5-10％石英砂，5-10％腐熟堆肥，其余为粉煤灰。2.根据权利要求1所述的PRB填料，其中，以质量分数计，组成为30％沸石，30％纳米铁，10％石英砂，10％腐熟堆肥，20％粉煤灰。3.权利要求1所述PRB填料的制备方法：1)石英砂水洗后烘干，过60-80目筛备用；2)可溶性三价铁盐溶液中加入表面活性剂和络合剂，滴加速度为3-7mL/s，反应温度控制在15-40℃，加入硼氢化钠配置的还原溶液，直至铁盐溶液完全反应，过滤淋洗，常温下干燥，即得纳米铁粉末，过60-80目筛备用；3)作物秸秆粉碎后用水浇湿、渗透，秸秆含水量在50-60％；加入秸秆总量15-20％的玉米粉和0.02-0.05％的菌种拌匀，撒在秸秆表面盖严，控制腐熟温度在60℃以下，数天搅...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗章，张洁琼，马志飞，向猛，张志新，王进国，李淑彦，
申请(专利权)人：北京德瑞科森环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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