治理地下水重金属的方法技术

一种治理地下水重金属的方法：向受重金属污染的地下水区域注入合理浓度、剂量的相互适配的表面活性剂和纳米颗粒混合溶液，与重金属充分接触，洗脱后抽出废液，从而去除地下水体系中的重金属污染。本发明专利技术能够在较低的药剂投加量、浓度情况下达到较好的去除效果；本发明专利技术所需的环境条件容易达到，在常温下即可达到较好的效果，操作简单，可以用于高效修复土壤地下水中重金属污染。下水中重金属污染。下水中重金属污染。

【技术实现步骤摘要】
治理地下水重金属的方法


[0001]本专利技术属于地下水污染治理应用领域，是抽水处理法的创新。

技术介绍

[0002]随着工业快速发展，金属电镀加工、冶金、制革、釆矿、电池、油漆等行业不断增加，使得越来越多的重金属废水被直接或间接排入到地下水中，重金属污染事件呈高发态势。重金属污染具有高毒性、难降解等特点，而且还会通过食物链进入人体，与蛋白质、氨基酸、脂肪酸等结合严重危害人体健康。如人体吸入过量铜，会刺激消化系统，促使肝硬化发生；镉会引起全身疼痛，骨节变形；铅能与人体中多种酶结合干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害。目前在地下水重金属污染处理方法中，吸附法因其具有较高处理效率，越来越被研究者所重视。近年来，随着纳米材料和纳米技术的出现，纳米材料作为新兴吸附剂在地下水重金属去除领域已经展现出巨大潜力。但由于纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的表面能，在使用过程中极易发生粒子团聚，使粒径变大，大大影响纳米颗粒发挥优势。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于表面活性剂强化纳米颗粒分散性修复地下水重金属的方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方法实现的：
[0005]一种治理地下水重金属的方法，采用阴离子表面活性剂SDBS强化纳米颗粒nTiO2，以显著增加nTiO2对重金属的吸附量，并增强吸附重金属后纳米颗粒nTiO2的分散性、稳定性及流动性，促进重金属排出地下水含水层，从而高效去除地下水中的重金属污染。
[0006]所述方法的过程为：r/>[0007]所述表面活性剂与纳米颗粒混合；
[0008]将混合液注入到受重金属污染的地下水中；
[0009]纳米颗粒nTiO2被阴离子表面活性剂SDBS强化，使纳米颗粒与重金属充分接触，同时增加nTiO2对重金属的吸附量；
[0010]表面活性剂协同吸附重金属后纳米颗粒提高在地下水的运移性能；
[0011]洗脱后抽出废液，从而去除地下水体系中的重金属污染。
[0012]所述方法的具体实施过程：
[0013]步骤1，配置固定浓度的纳米颗粒nTiO2溶液，充分混合表面活性剂SDBS溶液，用稀盐酸调节pH至6.0并进行超声分散；
[0014]步骤2，将混合后的表面活性剂和纳米颗粒溶液注入到受重金属污染的地下水中；
[0015]步骤3，洗脱后抽出废液。
[0016]进一步地，所述阴离子表面活性剂SDBS在体系中的浓度为0～20mg/L；所述纳米颗粒为nTiO2，所述nTiO2浓度为100mg/L。
[0017]进一步地，所述地下水污染物为重金属，包括但不限于铅、镉、铜、铬等，本专利技术可用于治理地下水中的各类重金属污染物。
[0018]依据上述方法，修复周期还应取决于具体场地的重金属污染程度以及预期达到的修复程度。
[0019]本专利技术提供了一种表面活性剂强化纳米颗粒分散性修复地下水重金属污染的方法，使用阴离子表面活性剂SDBS电离产生的阴基团来改变纳米颗粒表面的电性，增强nTiO2的负电荷，改变颗粒间的静电斥力作用，同时综合表面活性剂独特长链结构的空间位阻力作用来抑制纳米颗粒的分散团聚，强化分散性和稳定性，增大纳米颗粒对富集在地下水含水层中的重金属的吸附量，通过纳米颗粒吸附重金属协同运移增加重金属在地下水中的流动性，从而提高地下水污染修复效率。本专利技术能够在较低的药剂投加量、浓度情况下达到较好的去除效果，经济合理。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0021](1)本专利技术去除目标物为富集在含水层中的重金属，去除难度大。本专利技术提供的方法能提高纳米颗粒对重金属的吸附亲和系数，提高分散性，有效吸附该类污染物，可用于土壤和地下水中重金属的去除。
[0022](2)本专利技术方法中，通过加入表面活性剂改变纳米颗粒表面性质，使颗粒与液相介质、颗粒与颗粒间的相互作用发生变化，增强颗粒间的排斥力，产生持久抑制团聚的作用。而物理方法中，一旦外界作用力停止，粒子间由于分子间力作用又会相互聚集。加入本专利技术方法确立的浓度范围内的表面活性剂可使纳米颗粒悬浊液具有更好的分散效果。
[0023](3)本专利技术中表面活性剂和纳米颗粒的投加量较少，在投加量较少的情况下即可达到较好的去除效果，节省原材料，降低修复成本。本专利技术技术方案所采用的表面活性剂性质稳定，原料来源广，可电离产生大量阴性基团；纳米颗粒nTiO2无毒性，可减少二次污染，对环境友好。
[0024](4)本专利技术可以通过表面活性剂强化纳米颗粒吸附重金属，协同运移增加重金属在地下水含水层中的可流动性，提高含水层中流动性差的重金属的去除率。
[0025](5)本专利技术所需的环境条件容易达到，在常温下即可达到较好的去除效果，操作简单，不需要其他特殊设备，适于在实际中应用和推广。
附图说明
[0026]图1为实施例1～实施例5不同浓度的阴离子表面活性剂SDBS下nTiO2溶液洗脱Pb
2+
穿透曲线；
[0027]图2为实施例6～实施例9不同浓度的阴离子表面活性剂SDBS对nTiO2颗粒间势能的影响。
具体实施方式
[0028]第一部分本专利技术技术方案的实施例
[0029]下面给出实施例1
‑
5阐明本
技术实现思路
，以使本专业技术人员更全面地理解本专利技术，但本专利技术并不仅仅局限于此。实施例中，SDBS是指十二烷基苯磺酸钠，为市售。
[0030]为探究不同浓度阴离子表面活性剂SDBS作用下nTiO2溶液(固定nTiO2浓度为
100mg/L)洗脱去除地下水重金属的效果，基于多类重金属修复效果，以重金属铅为示例，设置砂柱模拟Pb
2+
穿透洗脱过程。
[0031]配置Pb
2+
浓度固定为100mg/L的溶液1000mL，用稀盐酸调节pH至6。湿法填砂方法填好后将试验砂柱倒置，使用调节pH为6的超纯水背景液从上到下进行穿透，设置蠕动泵流量参数为4mL/min，此过程持续120min，用以保证砂柱的性质均一稳定。
[0032]随后更换穿透过程所需重金属Pb
2+
试验溶液。部分收集器收集时间为2.5min收集一次，确认穿透系统的连接固定后，再次同步启动蠕动泵和自动部分收集器，进行5PV的试验溶液穿透过程。
[0033]实施例1配置固定nTiO2浓度为100mg/L，配置浓度为20mg/L的表面活性剂SDBS溶液1000mL，充分混合，并用稀盐酸调节pH使得体系pH为6，随后超声分散20min。穿透完成后立刻更换上述纳米颗粒溶液进行洗脱，进行4PV的洗脱过程并收集。
[0034]将自动部分收集器的样本进行收集，标记试验组别，样品瓶中密封保存，留待处理测试。纳米材料浓度用分光光度计测试，分别测定初始及出流液中Pb
2+
的浓度。出流液中所含的Pb
2+
可分为溶解态和纳米颗粒吸附态两种。出流液在7500本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种治理地下水重金属的方法，其特征在于，采用阴离子表面活性剂SDBS强化纳米颗粒nTiO2，以显著增加nTiO2对重金属的吸附量，并增强吸附重金属后纳米颗粒nTiO2的分散性、稳定性及流动性，促进重金属排出地下水含水层，从而高效去除地下水中的重金属污染。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，过程为：所述表面活性剂与纳米颗粒混合；将混合液注入到受重金属污染的地下水中；纳米颗粒nTiO2被阴离子表面活性剂SDBS强化，使纳米颗粒与重金属充分接触，同时增加nTiO2对重金属的吸附量；表面活性剂协同吸附重金属后纳米颗粒提高在地下水的运移性能；洗脱后抽出废液，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：代朝猛，张峻博，游学极，刘曙光，张亚雷，付融冰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：