一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法技术

一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法，将卤素盐与过渡金属按质量比0.005～0.5：1的比例混合后，在无氧气氛下球磨得到改性金属材料。通过采用上述电子传输速率可调控的改性过渡金属构建还原单元，实现对垃圾渗滤液中亲电性有机组分和重金属的快速还原脱毒，然后耦合氧化剂诱导活性物种形成氧化单元，实现亲核性有机组分的深度氧化矿化，最终引入絮凝剂吸附分离残存小分子碳氮组分，实现对垃圾渗滤液的深度处理，使垃圾渗沥液可以达标排放。标排放。标排放。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法


[0001]本专利技术属于环境保护
，特别涉及一种改性金属材料及其制备方法，以及基于该改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法。

技术介绍

[0002]垃圾渗滤液是垃圾填埋场中固体废物通过物理、化学、生物等过程产生的有害副产物之一，具有组成复杂、水质水量波动大等特点。在生活垃圾数量剧增的背景下，如何有效处理垃圾渗滤液已经成为垃圾处理的重要研究方向之一。
[0003]目前，应用于垃圾渗滤液处理的方法主要包括生物法、化学法和物理过滤法。其中，生物法受限于垃圾渗滤液的C/N，且重金属及有毒有害元素的存在也限制了生物法的降解效能；物理过滤法对膜组件的过滤效率及使用寿命具有较高要求，且会产生更高浓度的过滤液；化学法以芬顿法为主，通过活性氧物种实现有机污染物的高效分解。
[0004]垃圾渗滤液中污染物种类复杂，同时包含易氧化难还原和易还原难氧化的有机物，也存在数十种重金属。采用单一的治理技术(如物理吸附、化学氧化、化学还原等)难以实现这些污染物的同步去除，这在一定程度上导致了出水水质的下降。在这种前提下，还原
‑
氧化体系应运而生。常见的还原体系包括电化学还原、异相还原等，其中，因具有较高的还原活性、活化氧化的潜力及较低的使用成本，过渡态金属成为一种颇具前景的还原材料，过渡态金属中的零价铁由于来源广、毒性低、环境友好等优势而广受欢迎。然而，零价铁表面形成的氧化物层会极大抑制电子传输效率，导致反应活性被大大抑制，仍无法对垃圾渗滤液中存在的有机物和重金属同时进行去除。
[0005]因此，亟需一种垃圾渗滤液处理方法，以实现对多类特性污染物的同步去除。

技术实现思路

[0006](一)专利技术目的
[0007]本专利技术的目的是提供一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法，通过采用腐蚀速率可调控的改性过渡金属构建还原单元，实现对垃圾渗滤液中亲电性有机组分和重金属的快速还原脱毒，然后耦合氧化剂诱导活性物种形成氧化单元，实现芳香有机组分的深度氧化矿化，最终引入絮凝剂吸附分离残存小分子碳氮组分，实现对垃圾渗滤液的深度处理，使垃圾渗沥液可以达标排放。
[0008](二)技术方案
[0009]为了实现上述目的，本专利技术一方面，提供了一种改性金属材料的制备方法，包括：
[0010]将卤素盐与过渡金属按质量比0.005～0.5：1的比例混合后，在无氧气氛下球磨得到改性金属材料。
[0011]具体地，所述卤素盐选自氟化钠、氯化钠、氟化钾、氯化钾、氟化钙、氯化钙、溴化钠、溴化钾、溴化钙中的至少一种；
[0012]所述过渡金属选自铁、铝、铜、锌中的至少一种。
[0013]具体地，所述球磨的具体条件包括：
[0014]转速为300～900转/分钟，球磨时间为1～6小时。
[0015]本专利技术另一方面，提供了上述任一项所述改性金属材料的制备方法制备得到的改性金属材料。
[0016]本专利技术又一方面，提供了一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法，包括：
[0017]1：将垃圾渗滤液与改性金属材料混合，进行还原反应，得到混合体系1，其中，所述改性金属材料由权利要求1～3任一项所述改性金属材料的制备方法制备得到；
[0018]2：向所述混合体系1中加入氧化剂继续搅拌，进行氧化矿化反应，得到混合体系2；
[0019]3：向所述混合体系2中加入絮凝剂搅拌反应后进行固液分离，得到处理后的垃圾渗沥液。
[0020]其中，步骤1中：
[0021]改性金属材料在垃圾渗沥液中的投加量为50mg/L～5000mg/L。
[0022]其中，所述还原反应的具体条件包括：
[0023]在搅拌条件下进行，搅拌速度为50～250r/min；
[0024]维持pH值为3～5；
[0025]反应时间为0.5～3h。
[0026]其中，步骤2中：
[0027]加入的氧化剂选自过氧化氢和/或过硫酸盐；
[0028]所述氧化剂的加入量为1～100mmol/L；
[0029]所述氧化矿化反应的具体条件包括：
[0030]向所述混合体系1中加入氧化剂继续搅拌0.1～0.5h实现氧化矿化反应。
[0031]具体地，当所述混合体系1中可还原污染物本体浓度为步骤1加入的垃圾渗滤液中可还原污染物浓度的10～50％时加入氧化剂。
[0032]其中，步骤3中：
[0033]所述絮凝剂选自氯化钙、氧化钙、氯化铝中的至少一种；
[0034]所述絮凝剂的添加量为1000～5000mg/L；
[0035]加入所述絮凝剂，使混合体系2的pH值为6～8；
[0036]搅拌反应时间为3～10分钟，使所投加的絮凝剂溶解分散。
[0037](三)有益效果
[0038]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0039]本专利技术实施例提供的改性金属材料的制备方法，通过将卤素盐与过渡金属按要求比例混合，通过机械球磨使过渡金属为核，卤素盐负载在过渡金属核的表面及过渡金属核表层，从而改变了过渡金属核界面氧分压，保护过渡金属核表面活性位点，实现在干燥环境下长期储运仍能维持过渡金属的稳定性及活性，而在高湿度环境下(如水溶液中)过渡金属的活性点位活化，具有极强的电子传输效率，提高了过渡金属的还原能力及催化氧化活性；
[0040]本专利技术实施例提供的制备方法技术简单、成本低廉，制备过程中无二次污染源；
[0041]本专利技术实施例提供的制备方法所用的卤素盐绿色无污染，且来源广泛，使用过程中无污染风险，符合绿色化学的原则；
[0042]本专利技术实施例提供的基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法，通过采用电子传输速率可调控的改性过渡金属构建还原单元，实现对垃圾渗滤液中亲电性有机组分和重金属的快速还原脱毒，然后耦合氧化剂活化氧化剂产生自由基和非自由基类活性物质，并诱导活性物种形成氧化单元，实现亲核性有机组分的深度氧化矿化，最终引入絮凝剂吸附分离残存小分子碳氮组分，实现对垃圾渗滤液的深度处理，使垃圾渗沥液可以达标排放。
附图说明
[0043]图1为本专利技术的典型卤素(Cl)盐改性零价铁(Cl_ZVI
BM
)与普通零价铁(ZVI
BM
)的特征元素XPS谱(a)和Cl_ZVI
BM
的Ar
+
溅射XPS谱(b)；
[0044]图2为本专利技术的典型卤(Cl)素盐改性零价铁的SEM
‑
EDS图谱；
[0045]图3为本专利技术的典型卤素盐改性零价铁与普通零价铁的电化学特性图(a)开路电位(OCPT)；(b)Tafel曲线；(c)交流阻抗谱(EIS)；
[0046]图4为本专利技术的典型卤素盐改性零价铁与普通零价铁对模式污染物的降解效果图，其中a为对SMT(易氧化污染物)的降解效果图，b为对CNB(易还原污染物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性金属材料的制备方法，其特征在于，包括：将卤素盐与过渡金属按质量比0.005～0.5：1的比例混合后，在无氧气氛下球磨得到改性金属材料。2.根据权利要求1所述的改性金属材料的制备方法，其特征在于：所述卤素盐选自氟化钠、氯化钠、氟化钾、氯化钾、氟化钙、氯化钙、溴化钠、溴化钾、溴化钙中的至少一种；所述过渡金属选自铁、铝、铜、锌中的至少一种。3.根据权利要求1所述的改性金属材料的制备方法，其特征在于：所述球磨的具体条件包括：转速为300～900转/分钟，球磨时间为1～6小时。4.权利要求1～3任一项所述改性金属材料的制备方法制备得到的改性金属材料。5.一种基于改性金属材料的垃圾渗滤液深度处理方法，其特征在于，包括：1：将垃圾渗滤液与改性金属材料混合，进行还原反应，得到混合体系1，其中，所述改性金属材料由权利要求1～3任一项所述改性金属材料的制备方法制备得到；2：向所述混合体系1中加入氧化剂继续搅拌，进行氧化矿化反应，得到混合体系2；3：向所述混合体系2中加入絮凝剂搅拌反应后进行固液分离，得到处理后的垃圾渗沥液。6.根据权利要求5所述的处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：席北斗，虞敏达，郑明霞，陈新富，孟越，孙源媛，苏婧，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：