用于从污染的环境中除去卤代烃的具有延时释放材料的组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于修复含有卤代化合物的土壤和地下水的组合物。所述修复组合物包含基于单质铁的组合物，其可包含具有许多浸渍单质铁的孔且能够吸附卤代化合物的活性炭。所述修复组合物还包含第一生物修复材料，该第一生物修复材料包括能够降解卤代化合物的一种至多种的生物体的共混物。所述修复组合物包含有机化合物或聚合物质和第二生物修复材料，所述第二生物修复材料包括能够随时间(例如，20至365天或更长时间，以提供产生延时释放的底物的材料或平台)降解有机化合物或聚合物质为更小的分子或化合物的一种至多种的生物体的共混物，该更小的分子或化合物在降解卤代化合物的过程中被第一生物修复材料中的生物体利用。所述有机化合物可为复合糖，例如食品级淀粉、壳多糖、或其他复合糖，如具有低水溶性的那些。

Composition with delayed release material for removal of halogenated hydrocarbons from contaminated environment

The present invention relates to a composition for remediation of soil and groundwater containing halogenated compounds. The repair composition comprises a composition based on elemental iron, which can contain an active carbon having a plurality of holes impregnated with elemental iron and capable of adsorbing halogenated compounds. The composition also includes a first biological repair repair materials, repair materials including the first biological degradation of halogenated compounds can blend a variety of organisms to. The repair composition contains organic compound or polymer material and second biological repair materials, the second biological repair material with time (including material or platform for example, 20 to 365 days or longer, to provide an extended release of the substrate) blends the degradation of organic compound or polymer material for molecular compounds or smaller a to a variety of organisms, or the smaller molecular compounds in the process of degradation of halogenated compounds was the first biological repair material in organism by. The organic compounds can be compound sugars, such as food grade starch, chitosan, or other complex sugars, such as those having low water solubility.

【技术实现步骤摘要】
用于从污染的环境中除去卤代烃的具有延时释放材料的组合物
本专利技术涉及原位(insitu)修复受污染的环境的组合物和方法，特别是修复受卤代烃污染的土壤和/或地下水。
技术介绍
随着对环境保护和公众健康与安全关注的增加，如今鉴定并除去环境(且特别是地下水供给)中的污染物已成为最紧要的环境问题之一。多年来无节制地倾倒有害物质已严重污染许多地区的地下水，造成重大健康问题并导致区域生态系统的大面积破坏。因此，近些年来一直在重点强调受污染的地下水和垃圾场周围的环境的清理和修复，这已使得建立了关于环境清理和修复的新产业。但是，目前用于修复受污染地点的常规技术通常是非常昂贵的、可能需要进行数年并且并不总是有效。由于氯化溶剂和石油烃的广泛使用，在全世界的许多地方已发现受污染的地下水。氯化溶剂，例如三氯乙烷(TCE)和全氯乙烯(PCE)，用于例如干洗的目的，并且在多种工业中用作去污剂和除垢剂。在地下水中常见的石油烃包括汽油成分，例如苯、甲苯、乙苯和二甲苯。地下水的另一常见污染物是萘。其他地下水和土壤污染物包括由燃烧、煤炼焦、石油加工和木材处理操作产生的多环芳香烃(PAH)；以及曾广泛用于电器变压器和电容器以及多种其他工业目的、杀虫剂和除草剂的多氯联苯(PCB)。各种离位(exsitu)和原位方法已用于处理、修复和清理受污染的土壤。离位方法通常包括将污染的土壤永久转移到安全的填埋场、焚化、间接热处理、通风和排气。由于昂贵的挖掘、运输和清理成本，以及潜在的残留责任，将受污染的土壤转移到填埋场已不再是有吸引力的选择。焚化和间接热处理无论是就地或是在区外(off-site)均可实现，但是不管在哪种情况下均涉及挖掘、装卸和处理基本上全部受污染的土壤以及与受污染的土壤相邻的大量土壤。然后必须将土壤运送到处理设施处，或者必须在现场安装处理装置。其他已经采用的精细而昂贵的技术包括使用多步骤单元操作挖掘和处理该受污染的土壤以从该污染物中分离并回收土壤。其他现有的清理方法和技术包括“抽取和处理”方法，其中将受污染的地下水抽取到表面，进行化学净化或通过将该地下水经过生物反应器然后再注入地下水中而进行纯化。这种方法通常实施很长一段时间，通常是一至十年或更久。针对被氯化烃污染的地下水的常见修复处理包括从井或蓄水层中抽出水、在汽提塔中挥发污染物并将净化的水送回土地中。相关类型的环境修复是“挖掘和拖运”方法，其中将受污染的土壤转移，然后进行处理或填埋。使用抽取和处理系统的最大的问题在于，随着时间的推移，它们变得越来越低效，以致形成稳定的残留浓度。当发生这种情况时，该系统被称为“平台(flat-lined)”且几乎不再获得利益。此外，经常出现沟渠(channeling)，以致大量污染物残留，并且在关闭泵之后常发生再污染(rebound)。已经评价了许多用于原位修复氯化烃的材料和方法，包括零价铁(ZVI)、高锰酸钾和过氧化氢。ZVI通过还原性脱卤，即，用氢置换氯取代基，来降低氯化烃的毒性。在这个方法中，反应壁是通过沿着羽状柱迁移路径(plumemigrationpath)挖掘并填充铁屑构建的。使用打板桩或一些其他引导地下水流的方法来引导受污染的地下水通过该屑壁(filingwall)。随着地下水流过该壁，氯化烃与单质铁反应，并且理论上，洁净的水出现在该壁的下斜侧。壁方法的缺点在于难以在有效深度引入大量的固体反应物质，例如铁颗粒。常规的挖掘方法的实际工作深度一般限于约30英尺，而发现地下水污染物深达300英尺。此外，由于沉淀和填塞，有可能该壁的透过性随时间降低。此外，该反应壁方法可能无法用于降解二氯甲烷且可能非常缓慢(例如，花费长达10年或以上来实现任何实质性的修复)。氧气释放材料(ORM)是例如夹层过氧化镁的组合物，它们缓慢释放氧，并促进烃污染物原位的需氧降解。ORM用于改善时，在机械系统达到平台后最有效，而在还没有实施其它修复措施的新场所效率最低。它们的缺点是ORM昂贵，并且需要较大的量以彻底氧化。此外，为了达到定向净化的目的，常需要多步处理，且要完成该方法可能需要长达五年。氢气释放(HRC)是在缺氧条件下经还原性脱卤作用原位修复氯化烃的另一选择。当与地表下的水分接触时，被水解，缓慢释放乳酸。本地厌氧菌(例如产乙酸菌)代谢乳酸，持续产生低浓度的溶解氢。由此生成的氢接着被其它地表下微生物利用(还原脱卤)以夺取溶剂分子的氯原子并允许进一步生物降解。在加压下向受污染的环境中注入且每次处理持续大约六至九个月。与ORM相似，是昂贵的，并且需要较大的量以彻底降解。此外，为了达到定向净化的目的，常需要多步处理，并且要完成该方法可能需要长达五年。另一新兴净化技术是“生物修复”，其中将天然或基因工程化的微生物施加到受污染的场所，例如地下水、土壤或岩石。在此技术中，开发了专门的细菌菌株，它们代谢各种烃类，例如汽油、原油或其它烃基污染物，并逐渐将它们还原成二氧化碳和水。但是，这种细菌修复需要将该细菌与烃在一定的条件下密切接触，其中在所述条件下细菌将用于代谢该烃。这需要大量劳力和努力以将细菌分布于土壤上，并接着持续治理和再治理污染的区域，翻耕土壤，直到细菌充分与所有污染的烃颗粒接触。另一缺点是由于井周围细菌吸附和生长引起井周围的堵塞，因而不能有效分散所注入的细菌。上述技术均具有一个或多个以下缺点：(1)要实现污染物浓度持续下降需要很长时间；(2)虽然可以实现下降，但是很少达到土壤和地下水规定的净化标准或目标；(3)性能不恒定，并且很大程度上取决于场所条件和污染水平；(4)就主动系统而言，污染物经常从一种介质(例如地下水)除去并接着释放到另一种介质，如空气中，并因此，污染物没有被破坏，而只是从一个地方转移到另一个地方；和(5)就处理氯化溶剂的被动系统而言，常释放出比原污染物毒性更大的副产物，产生比处理前更恶劣的过渡情况。因此，仍需要有效净化受烃和/或卤代烃污染的土壤和/或地下水的修复方法，它快速、低成本并有效，并且不向土壤、空气或地下水中释放有毒副产物。
技术实现思路
本专利技术提供了能快速将污染物浓度降低到规定净化标准的用于原位修复土壤和/或地下水的组合物和方法。该组合物和方法用于多种土壤和地下水情况并适于修复许多污染物。本专利技术的方法和组合物不向土壤、地下水或空气中释放有毒副产物并且对土壤性质或地下水质量没有影响。本专利技术的组合物还性价比高，因为它们长时间保持活性，因此只需要一次处理。在先前的研究中，本专利技术人制备了组合物，当将其加至一个场所例如被一种或多种卤代烃污染的土壤和/或地下水时，其吸附所述卤代烃并将它们还原成无毒副产物。这个组合物是粒状的活性炭，其内部孔隙结构中浸渍有单质铁(elementaliron)。这个基于单质铁的组合物为用于原位修复被一种或多种卤化烃污染的土壤和/或地下水的负载型反应物(supportedreactant)。所述负载型反应物主要由浸渍有零价铁的吸附剂形成，且选择所述吸附剂，以便能够吸附卤化烃污染物以及由所述污染物的降解产生的中间体副产物。在一个实施方案中，所述吸附剂是活性炭。本专利技术人确定了这个基于单质铁的组合物有效用于修复被卤代烃污染的环境的方法中，该方法包括将所述负载型反应物加至一个或多个受污染的环境场所。以这种方式，实现了卤化烃污染物的还本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于修复含有卤代化合物的土壤、废水或地下水的组合物，其包含：基于单质铁的组合物；第一生物修复材料，其包含至少一种能够降解一种或多种所述卤代化合物的生物体；有机化合物；和第二生物修复材料，其包含至少一种能够降解所述有机化合物的生物体。

【技术特征摘要】
2016.05.05 US 15/147,7331.用于修复含有卤代化合物的土壤、废水或地下水的组合物，其包含：基于单质铁的组合物；第一生物修复材料，其包含至少一种能够降解一种或多种所述卤代化合物的生物体；有机化合物；和第二生物修复材料，其包含至少一种能够降解所述有机化合物的生物体。2.权利要求1的组合物，其中所述有机化合物包括至少一种聚酰胺或多糖。3.权利要求1的组合物，其中所述有机化合物包括复合糖。4.权利要求3的组合物，其中所述复合糖包括淀粉。5.权利要求4的组合物，其中所述淀粉包括食品级淀粉。6.权利要求3的组合物，其中所述复合糖包括壳多糖。7.权利要求1的组合物，其中所述有机化合物的降解包括提供多个单体单元且其中所述有机化合物具有平均分子量为至少2500道尔顿。8.权利要求1的组合物，其中通过第二生物修复材料的至少一种生物体对所述有机化合物的降解包括分解所述复合糖为多个更小的分子，该更小的分子在卤代化合物的降解期间被第一生物修复材料的至少一种生物体利用。9.权利要求1的组合物，其中通过第二生物修复材料的生物体对有机化合物的降解持续至少20天的时间。10.权利要求1的组合物，其中所述基于单质铁的组合物包括具有浸渍单质铁的孔的活性炭。11.权利要求1的组合物，其中所述基于单质铁的组合物包含活性炭，所述活性炭能够吸附卤代化合物且具有浸渍铁的孔。12.权利要求11的组合物，其中所述基于单质铁的组合物具有介于约1至20重量％的铁，其中铁的暴露表面积为介于约50至400m2/g，且其中所述活性炭具有的表面积介于约800至2000m2/g。13.权利要求11的组合物，其中所述铁通过被至少部分地溶解于孔壁而被浸渍于活性炭中，且其中活性炭和铁之间的过渡包括铸铁和碳化铁。14.权利要求11的组合物，其中所述卤代化合物选自卤代烃。15.修复组合物，其包含：一种或多种能够降解至少一种卤代化合物的生物体的第一集合；聚合物质；和一种或多种能够降解所述聚合物质为更小的分子或化合物的生物体的第二集合，该更小的分子或化合物在卤代化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：S诺兰，
申请(专利权)人：修复产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US