一种用于修复有机污染物的复合缓释剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于环境修复技术领域，具体提供了一种用于修复有机污染物的复合缓释剂，包括第二壁材和第二内核，所述第二壁材包覆在第二内核外，所述第二壁材为氨基海藻酸钠；所述第二内核的原料包括多孔生物炭负载纳米零价铁、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸和含钙盐溶液；所述氧化缓释胶囊包括第一壁材和第一内核，所述第一壁材包覆在第一内核外；所述第一壁材的原料包括壳聚糖、纤维素纳米晶体和乳化剂；所述第一内核为过硫酸盐。通过本发明专利技术的制备方法可获得结构稳定、缓释持久的复合缓释剂，延长氧化剂氧化时间，降低氧化剂用量，可广泛应用于修复有机污染地下水。有机污染地下水。

【技术实现步骤摘要】
一种用于修复有机污染物的复合缓释剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于环境修复
，涉及一种用于修复有机污染物的复合缓释剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]地下水是淡水资源的重要组成部分，在人类社会发展中发挥着不可替代的作用。随着我国工农业迅速发展和城市扩张，越来越多的有机污染物进入地下水环境中，其中氯代有机污染物占所有污染物首位。氯代有机污染物成分复杂，且具有生物累积性，对人体和环境具有极大危害性，其污染物进入地下水包气带和含水层后，能长期留存在环境中。因此，氯代有机污染地下水的治理已经成为我国必须面临的环境、经济和社会问题。
[0003]原位化学氧化技术是治理地下水污染的重要修复技术。过硫酸盐是化学氧化修复中常用的氧化剂，具有较好的水溶性和稳定性，其单独使用效果不明显，但在加热、过渡金属离子、强碱性环境条件下，能产生强氧化性的硫酸根自由基，可降解大部分有机污染物。但在实际修复中，采用过硫酸盐和亚铁离子主要以溶液形式注入地下水含水层，易在对流作用下迁移出地下水修复区域。而且过硫酸盐在过渡金属激活的作用下反应较快，往往不能修复较远的区域。污染修复后期常常出现拖尾或反弹现象。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的缓释剂的缓释性能低、氧气释放不佳的缺陷，从而提供一种缓释性能好，氧化时间长、可有效降解有机污染物的地下水修复复合缓释剂。
[0005]为此，本专利技术提供了一种用于修复有机污染物的复合缓释剂，所述复合缓释剂包括第二壁材和第二内核，所述第二壁材包覆在第二内核外，
[0006]所述第二壁材为氨基海藻酸钠；
[0007]所述第二内核的原料包括多孔生物炭负载纳米零价铁(MBC/nZVI)、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸和含钙盐的溶液；
[0008]所述氧化缓释胶囊包括第一壁材和第一内核，所述第一壁材包覆在第一内核外；
[0009]所述第一壁材的原料包括壳聚糖、醋酸溶液、纤维素纳米晶体溶液和乳化剂；
[0010]所述第一内核为过硫酸盐。
[0011]进一步地，氨基海藻酸钠、MBC/nZVI、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸、钙盐的质量比为1：0.1～0.5：0.1～1：0.1～0.5：0.4；壳聚糖、醋酸、过硫酸盐、乳化剂和纤维素纳米晶体质量比为1：0.1～1：0.1～1：0.1～1：0.1～1。
[0012]进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；和/或，醋酸的质量浓度为1％～5％；和/或，纤维素纳米晶体溶液质量浓度为1％～5％。
[0013]进一步地，所述第二内核的原料还包括pH调节剂，pH调节剂与氧化缓释微胶囊的质量比为0.1～0.5：0.1～1；
[0014]优选的，pH调节剂为磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸氢二铵、硫酸铵中的至少两种。
[0015]一种用于修复有机污染物的复合缓释剂的制备方法，包括如下步骤：将氨基海藻酸钠溶解于水中，与生物炭负载纳米零价铁、氧化缓释微胶囊和多聚磷酸混合后，再加入含钙盐溶液，干燥后得到复合缓释剂，其中，所述氧化缓释微胶囊是由壳聚糖溶解在醋酸溶液中，加入过硫酸盐和乳化剂，然后与纤维素纳米晶体反应，干燥后制得。
[0016]进一步地，所述多孔生物炭负载纳米零价铁的制备方法包括如下步骤：生物质在碱性溶液中浸泡、干燥、热解，制备得到多孔生物炭(BC)，将多孔生物炭与亚铁盐、聚乙二醇和水混合，在还原剂的存在下经还原反应制得多孔生物炭负载纳米零价铁。
[0017]进一步地，多孔生物炭负载纳米零价铁的制备过程中，生物质与碱性溶液的质量比为1：5～1：10；和/或，BC、亚铁盐、聚乙二醇和还原剂的质量比为1：0.04～0.5：0.1～1：0.1～0.8；和/或，所述多孔生物炭负载纳米零价铁的制备步骤中的生物质为农作物秸秆、木屑、花生壳、椰子壳中的一种或几种；和/或，碱性溶液为氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液的一种或多种；和/或，还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾的一种；和/或，碱性溶液的浓度为2～5g/L；和/或，亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁的一种。
[0018]进一步地，多孔生物炭负载纳米零价铁的制备过程中，所述多孔生物炭负载纳米零价铁的制备步骤中热解反应在氮气或惰性气体的氛围下进行，反应温度为400～800℃，升温速率为1～10℃/min，时间为1～5h。
[0019]进一步地，氨基海藻酸钠的制备方法包括如下步骤：将海藻酸钠溶于水中，在1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)的存在下与氨基胍盐酸盐反应，干燥得氨基化改性海藻酸钠。
[0020]进一步地，氨基海藻酸钠的制备过程中，海藻酸钠、水、EDC、NHS、氨基胍盐酸盐的质量比为1：20～50：0.1～0.5：0.1～0.5：0.5～1。
[0021]进一步地，所述的制备方法制备得到复合缓释剂应用于地下水原位修复。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]1.本专利技术提供的用于修复有机污染物的复合缓释剂，包括第二壁材和第二内核，第二壁材为氨基海藻酸钠，其包覆在第二内核外，第二内核的原料包括MBC/nZVI、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸和含钙盐溶液；使用MBC/nZVI，其多孔结构可以吸附有机污染物，且含有不稳定的低分子有机质，可以作为微生物碳源；负载零价铁作为激活剂，有利于提高过硫酸盐的氧化效率，零价铁为周边提供还原环境，避免产生氢氧化铁堵塞修复区域，BC起到分散作用，抑制零价铁团聚，有利于生成纳米级别的零价铁；其中氧化缓释胶囊包括第一内核过硫酸盐和包覆在第一内核外的第一壁材；第一壁材的原料包括壳聚糖、纤维素纳米晶体和乳化剂；以壳聚糖和纤维素纳米晶体为原料形成复合微胶囊的第一壁材包覆过硫酸盐具有更好的包封效率，过硫酸盐能够通过胶囊孔道缓慢扩散到外部，实现初步缓释控制；然后氨基化改性海藻酸钠使其具有两亲性，可以在水性介质形成自组装胶束结构，通过氨化海藻酸钠形成第二壁材包覆氧化缓释微胶囊、MBC/nZVI、多聚磷酸等构成复合缓释剂，进一步改善缓释性能，延长氧化时间；通过构建多核结构，能够获得结构稳定、缓释持久的复合缓释剂，延长氧化剂氧化时间，降低氧化剂用量，可广泛应用于修复有机污染地下水。
[0024]2.本专利技术提供的复合缓释剂用于地下水污染修复中，能够原位激活土著降解菌，实现过硫酸盐氧化与微生物刺激联合修复应用，减少了氧化剂用量，将激活剂和氧化剂制
备在同一材料上，能够大大提高过硫酸盐的氧化效率。
[0025]3.本专利技术提供的复合缓释剂，是集吸附、氧化、释氧与生物修复等多重修复功能复合，其在水解过程缓慢释放氧气与营养物质的特点，能稳定促进土著好氧微生物降解代谢能力，提高地下水中好氧微生物修复效率。同时，该复合缓释剂的制作工艺简单，采用的囊壁材料为天然高分子材料，具有可降解性，对环境无二次污染等问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于修复有机污染物的复合缓释剂，其特征在于，所述复合缓释剂包括第二壁材和第二内核，所述第二壁材包覆在第二内核外，所述第二壁材为氨基海藻酸钠；所述第二内核的原料包括多孔生物炭负载纳米零价铁、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸和含钙盐的溶液；所述氧化缓释胶囊包括第一壁材和第一内核，所述第一壁材包覆在第一内核外；所述第一壁材的原料包括壳聚糖、醋酸溶液、纤维素纳米晶体溶液和乳化剂；所述第一内核为过硫酸盐。2.根据权利要求1所述的用于修复有机污染物的复合缓释剂，其特征在于，所述氨基海藻酸钠、多孔生物炭负载纳米零价铁、氧化缓释微胶囊、多聚磷酸、钙盐的质量比为1：0.1～0.5：0.1～1：0.1～0.5：0.3
‑
0.5；壳聚糖、醋酸、过硫酸盐、乳化剂和纤维素纳米晶体质量比为1：0.1～1：0.1～1：0.1～1：0.1～1。3.根据权利要求1或2所述的用于修复有机污染物的复合缓释剂，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；和/或，醋酸溶液中醋酸的质量浓度为1％～5％；和/或，纤维素纳米晶体溶液质量浓度为1％～5％。4.根据权利要求1
‑
3中任一所述的用于修复有机污染物的复合缓释剂，其特征在于，所述第二内核的原料还包括pH调节剂，pH调节剂与氧化缓释微胶囊的质量比为0.1～0.5：0.1～1；优选的，pH调节剂为磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸氢二铵、硫酸铵中的至少两种。5.一种用于修复有机污染物的复合缓释剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将氨基海藻酸钠溶解于水中，与多孔生物炭负载纳米零价铁、氧化缓释微胶囊和多聚磷酸混合后，再加入含钙盐溶液，干燥后得到复合缓释剂，其中，所述氧化缓释微胶囊是由壳聚糖溶解在醋酸溶液中，加入过硫酸盐和乳化剂，然后与纤维素纳米晶体反应，干燥后制得。6.根据权利要求5所述的用于修复有机污染物的复合缓释剂的制备方法，其特征在于，所述多孔生物炭负载纳米零价铁的制备方法包括如下步骤：生物质在碱性溶液中浸泡、干燥、热解，制备得到多孔生物炭，将多孔生物炭与亚铁盐、聚乙二醇和水混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，韦云霄，莎莉，郭丽莉，熊静，李书鹏，
申请(专利权)人：北京建工环境修复股份有限公司，
类型：发明
国别省市：