一种河道铜污染底泥修复药剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及河道底泥修复技术领域，具体涉及一种河道铜污染底泥修复药剂及其制备方法，该药剂包括如下重量份的原料：水泥10‑20份、细沙6‑10份、壳聚糖10‑20份、硫化物1‑3份、生石灰1‑5份、硫酸亚铁铵5‑15份、修复材料5‑20份、去离子水50‑70份。本发明专利技术修复药剂在底泥土壤修复时用量小、修复效率高，通过利用改性聚合铁铝化物与铁基化合物中含有Fe

A remediation agent for copper-contaminated river sediment and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种河道铜污染底泥修复药剂及其制备方法
本专利技术涉及河道底泥修复
，具体涉及一种河道铜污染底泥修复药剂及其制备方法。
技术介绍
传统的河道重金属污染治理技术主要有物理修复、化学修复和生物修复三种，其中化学修复剂主要以水泥为主，根据实验数据表明，受铜污染底泥一般呈弱酸性，加入固化药剂处理后pH值较未加固化药剂处理的对照组显著增大，固化后的底泥呈强碱性。单一使用水泥，添加水泥比例分别为10％、15％和20％时，水泥在底泥修复药剂中的所占比例越大，固化后底泥pH就越高。当pH<9时，铜主要以Cu(OH)2沉淀的形式存在，当pH>9时，则形成Cu(OH)3-络合物，溶解度增加，当河道底泥的pH值均大于9时，造成铜更容易浸出，从而使铜的浸出浓度升高，没有真正实现河道底泥固化后的稳定化。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种河道铜污染底泥修复药剂，该药剂用量小，可以有效降低固化后河道底泥铜的浸出浓度，具有长效稳定性，同时使底泥pH值呈弱碱性。本专利技术的另一目的在于提供一种河道铜污染底泥修复药剂的制备方法，该制备方法简单易于操作，可大规模生产，而且利用此方法制得药剂可以有效降低固化后河道底泥铜的浸出浓度，具有长效稳定性，同时使底泥pH值呈弱碱性。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种河道铜污染底泥修复药剂，所述药剂包括如下重量份的原料：所述水泥为复合硅酸盐水泥，其中硅酸盐的含量为20-40％；所述硫化物为含S2-的硫酸盐。本专利技术修复药剂通过采用上述原料制得，其中所用生石灰通过改变河道底泥pH、底泥阳离子交换量、底泥微生物群落组成、土壤氧化还原电位等多种机制协同作用对重金属铜进行吸附、络合，促进土壤中铜离子由有效形态转变为难以利用的稳形态，从整体上提升了本专利技术药剂对底泥的修复能力；复合硅酸盐水泥作为土壤胶体的主体在河道土壤自然净化的过程中可改变介质中金属的形态，降低植物可利用性，从而降低重金属的毒害，而其中的硅酸根可以与Cu、As等重金属反应，生成不易被植物吸收的硅酸化合物沉淀，同时其中的硅酸盐还可以协同生石灰提升土壤的pH，使土壤的吸附能力增强，另外因其机械稳定性高，分散悬浮性好、空隙率大、离子交换性和吸附性强的特点，所在河道底泥重金属污染修复时可不改变土壤结构、不破坏生态，因而复合硅酸盐水泥的加入进一步提升了本专利技术药剂对河道底泥重金属污染的修复效果，但复合硅酸盐水泥的用量不易过高，否则在修复底泥土壤时极易使土壤产生板结现象；细沙的加入可以提高修复药剂体系的结构稳定性，增加体系的压实度；而硫酸亚铁铵为强酸弱碱盐，其中Fe2+含量较高，可与水中OH-反应生成Fe(OH)3，抑制固定化后河道底泥由于pH值高Cu(OH)2或Cu(OH3)+的形成，从而降低底泥pH值和减少底泥固化后铜浸出造成的二次污染；硫化物中的S2-可与重金属铜等发生沉淀反应，在修复药剂中可以辅助硫酸亚铁铵和修复材料对底泥土壤进行深层次的修复。优选的，所述修复材料为改性聚合铁铝化物和铁基化合物按照重量比为0.8-1.0:1.0组成的混合物。本专利技术修复药剂中所用改性聚合铁铝化物絮凝能力和重金属离子去除率极高，利用改性聚合铁铝化物与铁基化合物中含有Fe2+与水中OH-反应生成Fe(OH)3，抑制固定化后底泥土壤由于pH值高活化铜酸离子，从而降低固定化后底泥土壤pH值和减少土壤钝化后铜的浸出，从整体上进一步辅助提升了本专利技术药剂对土壤修复的效果。优选的，每份所述改性聚合铁铝化物包括如下重量份的原料：本专利技术修复药剂中，所述七水硫酸亚铁在酸性在亚硝酸盐存的条件下催化氧化成硫酸铁，而硫酸铁和硫酸铝经水解聚合反应得到复合聚合硫酸铁铝，其中亚硝酸盐是一种双性物质，加入本改性体系中一是由于其离子的特性，能够快速和Fe2+接触反应，又有液氧氧化其被还原后产物，而在反应体系中始终保持其亚硝酸盐的总量，又很大程度上提高了氧气的氧化效率，而且亚硝酸盐还可以调节了反应体系的pH。而在较碱性溶液中，Fe3+是铁的最稳定状态，亚铁很容易被氧化成Fe3+从而使Fe2+被氧化成Fe3+的速度大大加快，反应时间也相应缩短，明显提高了聚合硫酸铁铝的改性效率；在本专利技术中添加一定量的羧甲基纤维素能一定程度改善聚合铁铝化物的絮凝能力，但不能实现令人满意的絮凝能力和重金属离子去除率，而通过加入一定量的聚赖氨酸钠可以协同羧甲基纤维素对聚合硫酸铁铝进行改性，使制得的改性聚合硫酸铁铝进一步增强了絮凝能力和对重金属铜的吸附能力。优选的，所述改性聚合铁铝化物的制备包括如下步骤：1)按照重量份将七水硫酸亚铁、硫酸和硫酸铝加入反应器中边加热边搅拌，加热温度为50-70℃，得到混合液A；2)将步骤1)中得到的混合液A转移至反应釜中，以6.0-8.0L/min的速率加入亚硝酸盐，同时调节pH值为6.5-7.0，并向反应釜内通入氧气控制反应釜内压力在0.26-0.35MPa范围内，在温度为50-80℃的条件下反应30-60min，得到混合液B；3)将步骤2)得到的混合液B进行喷雾干燥，得到聚合铁铝化物；4)按照重量份将羧甲基纤维素和聚赖氨酸钠加入得到的聚合铁铝化物中混合搅拌制得改性聚合铁铝化物。本专利技术修复药剂中所用改性聚合铁铝化物采用上述方法制得，在步骤1)中严格控制温度为50-70℃，若温度过低则七水硫酸亚铁的溶解度小，七水硫酸亚铁大部分仍以固态形式存在，很难进行反应，若温度超过70℃则Fe3+水解，析出难溶于水的Fe(OH)SO4黄色沉淀，温度升高，沉淀析出量增多，该化合物难溶于酸性溶液，热稳定性也很大，所以，本专利技术将温度控制在50-70℃范围内，可有效避免副产物的产生；步骤2)中限定加入亚硝酸盐的速率能有效使入亚硝酸盐与混合液A混合均匀，充分发挥亚硝酸盐的催化作用，通过上述改性工艺使制得改性聚合铁铝化物的絮凝能力和对重金属铜的吸附能力有了更为显著的提升。优选的，一种河道铜污染底泥修复药剂的制备方法，包括如下步骤：1)按照重量份将水泥和生石灰以及50-70％去离子水加入反应器中进行糊化操作，得到糊化态的浆液；2)将步骤1)中得到的浆液和余量的去离子水加入预乳化反应器中，然后加壳聚糖搅拌溶解均匀，再将修复材料、硫酸亚铁铵和硫化物缓慢加入，充分搅拌，得到半乳化液；3)将步骤2)中得到半乳化液加入到聚合反应釜中升温至温度为60-80℃进行聚合反应，聚合反应时间为3-3.5h，反应结束后保温50-70min，最后加入细沙混合均匀后烘干，经研磨过筛后得到修复药剂，其粒径为0.05-0.1um。本专利技术一种河道铜污染底泥修复药剂采用上述方法制得，操作步骤简单，控制方便，生产效率高，而利用此方法制得的修复药剂可以有效降低固化后底泥中重金属铜的浸出浓度，同时使土壤pH值呈弱碱性。本专利技术的有益效果在于：本专利技术修复药剂在底泥土壤修复时用量小、修复效率高。通过改性聚合铁铝化物与铁基化合物中含有Fe2+与水中OH-反应生成Fe(OH)3，抑制固定化后底泥土壤由于pH值高活化铜酸离子，从而降低固定化后底泥土壤pH值和减少土壤钝化后铜的浸出，以及铵根离子与水中氢氧根结合，使本来加入水泥后呈强碱性底泥的pH值得到降低，进而从整体上进一步辅助提升了本专利技术药剂对土壤修复的效果。本专利技术的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述药剂包括如下重量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述药剂包括如下重量份的原料：2.根据权利要求1所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述修复材料为改性聚合铁铝化物和铁基化合物按照重量比为0.8-1.0:1.0组成的混合物。3.根据权利要求2所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述铁基化合物为含Fe2+的强酸弱碱盐。4.根据权利要求1所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述硫化物为含S2-的硫酸盐。5.根据权利要求1所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述水泥为复合硅酸盐水泥，其中硅酸盐的含量为20-40％。6.根据权利要求2所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：每份所述改性聚合铁铝化物包括如下重量份的原料：7.根据权利要求6所述的一种河道铜污染底泥修复药剂，其特征在于：所述改性聚合铁铝化物的制备包括如下步骤：1)按照重量份将七水硫酸亚铁、硫酸和硫酸铝加入反应器中边搅拌边加热，得到混合液A；2)将步骤1)中得到的混合液A转移至反应釜中，加入亚硝酸盐的同时调节pH值，并向反应釜内通入氧气进行反应，得到混合液B；3)将步骤2)得到的混合液B进行喷雾干燥，得到聚合铁铝化物；4)按照重量份将羧甲基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗颜荣，李火均，周普雄，余勇，麦泳诗，
申请(专利权)人：广东开源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44