一种可渗透反应墙材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可渗透反应墙材料的制备方法，方法包括将市政污泥碳化后粉磨得到市政污泥炭；将市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液反应后得到浆液；向浆液中加入氢氧化钠溶液至浆液的pH值为6.0～7.0，离心得到第一固态物质；将第一固态物质洗涤烘干后得到改性市政污泥炭；将改性市政污泥炭和有机改性膨润土加入到球磨混料罐中机械混合得到共混物；将共混物置于造粒机上进行造粒，造粒时同步喷洒水溶性有机胶合溶液得到球状混合物，固化球状混合物得到可渗透反应墙材料；碳化后的市政污泥炭通过酸洗将孔隙通道清洗、活化和改性，增加孔隙通道对重金属离子的吸附能力，水溶性有机胶合溶液使混合物形成的复合物质具有一定的机械强度和较高渗透性。

【技术实现步骤摘要】
一种可渗透反应墙材料的制备方法
本专利技术涉及污染场地修复
，尤其涉及一种可渗透反应墙材料的制备方法。
技术介绍
不同于农业耕地表层污染，工业污染场地污染深度可达数十米，使得天然沉积土体和地下水遭受严重污染，这些深层水土一旦受到污染，将很难修复和治理。在众多的污染场地原位修复技术中，可渗透反应墙(PRB)因其高效廉价、安装简便、维护简单、二次污染小等优势，得到了广泛的关注和工程应用。可渗透反应墙通过其中反应介质与污染物发生沉淀、吸附、氧化还原等一系列物理、化学作用固定、转化或降解污染物，实现了污染区域水土的原位修复。因此，可渗透反应墙中的反应介质材料对于污染修复十分重要。目前，现有可渗透反应墙技术多是针对重金属或有机物单独污染水土进行其中反应介质材料的设计和研究，然而大量工业污染场地多处于重金属和有机污染物耦合的赋存环境，需同时去除场地污染区域中重金属离子和有机污染物。因此，开发一种成本低廉、制备简单同时可高效去除有机-无机复合污染物的可渗透反应墙材料对于工业污染场地的治理和修复工作具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种用于复合污染场地修复的可渗透反应墙材料的制备方法，用以解决目前的大量工业污染场地多处于重金属和有机污染物耦合的赋存环境，需同时去除场地污染区域中重金属离子和有机污染物的问题。本专利技术提供一种可渗透反应墙材料的制备方法，包括以下步骤：将市政污泥碳化后粉磨，得到市政污泥炭；将市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液，反应后得到浆液；向浆液中加入氢氧化钠溶液至浆液的pH值为6.0～7.0，离心得到第一固态物质；将第一固态物质洗涤烘干后得到改性市政污泥炭；将改性市政污泥炭和有机改性膨润土加入到球磨混料罐中机械混合，得到共混物；将共混物置于造粒机上进行造粒，造粒时同步喷洒水溶性有机胶合溶液，得到球状混合物，固化球状混合物得到可渗透反应墙材料。可选的，有机改性膨润土通过以下步骤制得：将膨润土分散至水中，得到分散液；向分散液中加入占膨润土质量份数2～5％的有机改性剂，反应后过滤得到第二固态物质；将第二固态物质洗涤后真空干燥，得到有机改性膨润土。可选的，有机改性剂按质量分数计包括以下组分：质量分数为30～60％的十六烷基三甲基溴化铵、质量分数为20～40％的二甲基十六烷基氯化铵和质量份数为5～20％的十六烷基三甲氧基硅烷。可选的，将改性市政污泥炭和有机改性膨润土混合时，改性市政污泥炭的质量分数为45～70％，有机改性膨润土的质量分数为30～55％。可选的，将市政污泥碳化后粉磨，得到市政污泥炭具体包括：将市政污泥置于400～600℃的马弗炉中碳化并随炉冷却；将碳化后的市政污泥置于粉磨机中粉磨并过75μm方孔筛，得到市政污泥炭。可选的，将市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液，反应后得到浆液具体包括：将市政污泥炭通过酸洗液酸洗；将酸洗后的市政污泥炭按照1:10的固液比加入到盐酸溶液中，得到混合液；搅拌混合液，反应后得到浆液。可选的，将第一固态物质洗涤烘干后得到改性市政污泥炭具体包括：将固态物质用去离子水洗涤；将洗涤后的固态物质烘干；将烘干后的固态物质粉磨并过75μm方孔筛，得到改性市政污泥炭。可选的，将改性市政污泥炭和有机改性膨润土混合并喷洒水溶性有机胶合溶液，固化得到可渗透反应墙材料具体包括：将改性市政污泥炭和有机改性膨润土加入到球磨混料罐中机械混合，得到共混物；将共混物置于造粒机上进行造粒；造粒时同步喷洒水溶性有机胶合溶液，得到球状混合物；将球状混合物固化得到可渗透反应墙材料。可选的，造粒时造粒机的转盘的角度为50～70°，造粒机的转盘的速度为30～60r/min，得到的球状混合物的粒径为1～5mm。可选的，水溶性有机胶合溶液的质量为改性市政污泥炭和有机改性膨润土总质量的10～20％；水溶性有机胶合溶液按质量分数计包括以下组分：质量分数为2～6％的水性乙烯基树脂、质量分数为5～15％的多异氰酸酯和质量份数为70～90％的水。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用工业固废市政污泥作为主要原材料，在碳化后形成多孔污泥炭材料，具备较好的重金属吸附效果，而后采用酸洗对其中孔隙通道进行清洗、活化和改性，进一步增加孔隙通道对重金属离子的吸附能力，另一方面采用有机改性剂插层进入膨润土结构中，扩大了膨润土层间距的同时又增强其对有机污染物的吸附性能，使得有机改性膨润土具有优异的有机污染物去除能力，最后将无机改性市政污泥炭和有机改性膨润土按比例均匀混合，同时喷洒水溶性有机胶合溶液使混合物形成的可高效吸附有机-无机复合物质，具有一定的机械强度和较高渗透性，保证其能在实际工程中便利使用，市场潜力巨大，工程应用前景广阔。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的可渗透反应墙材料的制备方法的流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一结合图1所示，本专利技术实施例公开的一种可渗透反应墙材料的制备方法，包括以下步骤：S01、将市政污泥碳化后粉磨，得到市政污泥炭；在步骤S01中，先将市政污泥置于500℃的马弗炉中碳化，控制马弗炉的升温速率10℃/min，保温1小时后使市政污泥完全碳化，接着关闭马弗炉并使市政污泥随炉冷却至室温。冷却完成后，接着将室温的碳化后的市政污泥置于粉磨机中进行粉磨，使碳化后的市政污泥形成粉末状，并将粉末状的碳化后的市政污泥过75μm方孔筛，得到市政污泥炭。需要说明的是，根据实际需要，除了本实施例的马弗炉外还可以采用其他箱式高温电阻炉或加热炉，并且碳化温度、升温速率和保温时间都可以根据实际需要进行选择，例如碳化温度可以控制在400～600℃之间，保温时间可以控制在保温1～2小时，只需要市政污泥能完全碳化即可。同样的，除了本实施例的粉磨机外，还可以采用其他粉磨设备将碳化后的市政污泥粉磨，然后过方孔筛的孔径也可以根据实际需要选择，例如50μm、100μm或150μm。S02、将市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液，反应后过滤得到浆液；在步骤S02中，首先需要将市政污泥炭通过酸洗液酸洗，本实施例的酸洗液为0.5mol/L的低浓度盐酸溶液，酸洗完成后将市政污泥炭按照1:10的固液比加入到6mol/L的高浓度盐酸溶液中进行混合，得到混合液。将混合液放入搅拌装置中搅拌2小时，控制搅拌速度为200r/min，控制搅拌温度为60℃。待反应完成后，就可以得到浆液。需要说明的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可渗透反应墙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将市政污泥碳化后粉磨，得到市政污泥炭；/n将所述市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液，反应后得到浆液；/n向所述浆液中加入氢氧化钠溶液至所述浆液的pH值为6.0～7.0，离心得到第一固态物质；/n将所述第一固态物质洗涤烘干后得到改性市政污泥炭；/n将所述改性市政污泥炭和有机改性膨润土加入到球磨混料罐中机械混合，得到共混物；/n将所述共混物置于造粒机上进行造粒，造粒时同步喷洒水溶性有机胶合溶液，得到球状混合物，固化所述球状混合物得到可渗透反应墙材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种可渗透反应墙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将市政污泥碳化后粉磨，得到市政污泥炭；
将所述市政污泥炭酸洗后加入盐酸溶液，反应后得到浆液；
向所述浆液中加入氢氧化钠溶液至所述浆液的pH值为6.0～7.0，离心得到第一固态物质；
将所述第一固态物质洗涤烘干后得到改性市政污泥炭；
将所述改性市政污泥炭和有机改性膨润土加入到球磨混料罐中机械混合，得到共混物；
将所述共混物置于造粒机上进行造粒，造粒时同步喷洒水溶性有机胶合溶液，得到球状混合物，固化所述球状混合物得到可渗透反应墙材料。


2.根据权利要求1所述的可渗透反应墙材料的制备方法，其特征在于，所述有机改性膨润土通过以下步骤制得：
将膨润土分散至水中，得到分散液；
向所述分散液中加入占所述膨润土质量份数2～5％的有机改性剂，反应后过滤得到第二固态物质；
将所述第二固态物质洗涤后真空干燥，得到所述有机改性膨润土。


3.根据权利要求2所述的可渗透反应墙材料的制备方法，其特征在于，所述有机改性剂按质量分数计包括以下组分：质量分数为30～60％的十六烷基三甲基溴化铵、质量分数为20～40％的二甲基十六烷基氯化铵和质量份数为5～20％的十六烷基三甲氧基硅烷。


4.根据权利要求1所述的可渗透反应墙材料的制备方法，其特征在于，将所述改性市政污泥炭和有机改性膨润土混合时，所述改性市政污泥炭的质量分数为45～70％，所述有机改性膨润土的质量分数为30～55％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的可渗透反应墙材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江山，薛强，黄啸，陈新，韩丽君，冯晨，杜延军，王水，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42