药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统及方法，方法包括：a、利用感应电磁确定土壤污染物类型及分布；b、制备具有磁热响应性的纳米载体；c、分层投放纳米载体；d、纳米载体在土壤中受磁场作用定向迁移，将修复土壤药剂可控释放于土壤污染处。本发明专利技术利用不同频率、强度的磁场，增强了修复剂的传输、扩散与定量投加，提升了修复剂与污染物的反应选择性；操作简单，避免了修复剂与非污染土壤及土壤中有机质，铁铝氧化物的相互作用；减少了修复剂的浪费、对土壤功能的破坏及对土壤微生物的影响，提升了处理能力，避免有毒副产品产生。毒副产品产生。毒副产品产生。

【技术实现步骤摘要】
药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统及方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统及方法。

技术介绍

[0002]修复有害物质对土壤的污染是一项重大的技术和经济挑战。由于土壤异质性较强，不同场地污染物类型及分布千差万别，而修复剂往往无法定向迁移至污染源区且定量投加药剂，部分修复剂与非污染土壤发生反应，导致非污染土壤遭到一定程度破坏，修复剂严重浪费，土壤修复效率低。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统及方法，以解决现有技术中的不足。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005]提供一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，包括：
[0006]电磁发射装置，向地面施加电磁场；
[0007]电磁接收装置，布置于待修复土壤中，通过所述电磁场在地层中产生感应电流，感应电流形成次生磁场并产生大小与地层电导率成正比的感应信号；
[0008]具有磁热响应性的纳米载体，可控释放修复药剂；以及，
[0009]分层投放装置，布置于待修复土壤中，分层投放所述纳米载体。
[0010]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述电磁发射装置包括发射线圈，所述电磁感应装置包括接收线圈。
[0011]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述纳米载体包括具有磁热响应性的热敏封盖系统和封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼。
[0012]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述具有磁热响应性的热敏封盖系统为超顺磁氧化铁纳米粒子。
[0013]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼为球形介孔二氧化硅纳米粒子。
[0014]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述纳米载体的孔径范围为2.5～4nm。
[0015]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，所述分层投放装置为具有可活动隔板的井管。
[0016]另一方面，提供一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复方法，基于如上述任意一项所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统实现，包括：
[0017]a、利用感应电磁确定土壤污染物类型及分布；
[0018]b、制备具有磁热响应性的纳米载体；
[0019]c、分层投放纳米载体；
[0020]d、纳米载体在土壤中受磁场作用定向迁移，将修复土壤药剂可控释放于土壤污染处。
[0021]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复方法，步骤c、d中，依据土壤污染物分布，通过分层投放装置将纳米载体移动至相应土壤污染深度，使得纳米载体竖向迁移至相应深度，随后对地面施加的磁场将依据污染浓度计算所需的纳米载体横向迁移至污染土壤；继续通过分层投放装置依序迁移剩余纳米载体至其它污染土壤；随后对地面施加特定交变磁场，使得具有磁热响应性的热敏封盖系统在交变磁场的外界激励触发下产生热效应，热效应导致介孔纳米笼的孔隙处相应分子发生分解或相变，继而介孔纳米笼的孔隙处的门控打开，释放出修复土壤药剂分子。
[0022]如所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复方法，所释放的修复土壤药剂大于一种。
[0023]本专利技术技术方案的有益效果是：
[0024]利用不同频率、强度的磁场，增强了修复剂的传输、扩散与定量投加，提升了修复剂与污染物的反应选择性；操作简单，避免了修复剂与非污染土壤及土壤中有机质，铁铝氧化物的相互作用；减少了修复剂的浪费、对土壤功能的破坏及对土壤微生物的影响，提升了处理能力，避免有毒副产品产生。
附图说明
[0025]为进一步说明本专利技术的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细的描述。
[0026]图1为本专利技术较佳实施例方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0028]本专利技术药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统包括电磁发射装置、电磁感应装置、具有磁热响应性的纳米载体以及分层投放装置，电磁发射装置向地面施加电磁场，电磁感应装置布置于待修复土壤中，通过电磁场在地层中产生感应电流，感应电流形成次生磁场并产生大小与地层电导率成正比的感应信号，纳米载体可控释放修复药剂，分层投放装置布置于待修复土壤中，分层投放纳米载体。
[0029]具体地，电磁发射装置包括发射线圈，电磁接收装置包括接收线圈。纳米载体包括具有磁热响应性的热敏封盖系统(heat
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sensitive capping systems)和封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼。进一步地，具有磁热响应性的热敏封盖系统为超顺磁氧化铁纳米粒子，封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼为球形介孔二氧化硅纳米粒子。
[0030]纳米载体的孔径范围优选为2.5～4nm。可以理解的是，修复土壤药剂应避免与超顺磁性纳米粒子发生反应，修复土壤药剂依据土壤污染物类型，为氧化剂、还原剂、吸附剂等。
[0031]通常，分层投放装置采用具有可活动隔板的井管，但本专利技术不限于此。
[0032]参看图1所示，本专利技术药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复方法包括：
[0033]a、利用感应电磁确定土壤污染物类型及分布，即通过发射线圈形成的电磁场在地层中产生感应电流，感应电流形成次生磁场，在接收线圈中产生感应信号，其大小与地层电导率成正比，而不同污染土壤的电导率不同，故通过记录次生磁场相位差异计算确定土壤污染物类型及分布。
[0034]b、制备具有磁热响应性的纳米载体。
[0035]c、分层投放纳米载体。
[0036]d、纳米载体在土壤中受磁场作用定向迁移，将修复土壤药剂可控释放于土壤污染处。
[0037]在步骤c、d中，依据土壤污染物分布，通过分层投放装置(可活动隔板)将纳米载体移动至相应土壤污染深度，使得纳米载体竖向迁移至相应深度，随后对地面施加的磁场将依据污染浓度计算所需的纳米载体横向迁移至污染土壤。继续通过分层投放装置(可活动隔板)依序迁移剩余纳米载体至其它污染土壤。
[0038]具体地，某污染场地某点位分别在2m深和5m深处有污染土壤，则设置一个5m深井管，井管每1m设置一个隔板(像竹节一样)，先把井管1m处的隔板打开，纳米载体降落至2m处的隔板上，然后利用磁场将纳米载体横向迁移至污染土壤处。迁移完毕后，再往井管内投入纳米载体，分别把1m、2m、3m、4m处的隔板打开，纳米载体降落至5m处的隔板上，继续利用磁场将纳米载体横向迁移至污染土壤处。
[0039]随后对地面施加特定交变磁场，使得具有磁热响应性的热敏封盖系统在交变磁场的外界激励触发下产生热效应，热效应导致介孔纳米笼的孔隙处相应分子发生分解或相变(加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，包括：电磁发射装置，向地面施加电磁场；电磁接收装置，布置于待修复土壤中，通过所述电磁场在地层中产生感应电流，感应电流形成次生磁场并产生大小与地层电导率成正比的感应信号；具有磁热响应性的纳米载体，可控释放修复药剂；以及，分层投放装置，布置于待修复土壤中，分层投放所述纳米载体。2.如权利要求1所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，所述电磁发射装置包括发射线圈，所述电磁感应装置包括接收线圈。3.如权利要求1所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，所述纳米载体包括具有磁热响应性的热敏封盖系统和封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼。4.如权利要求3所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，所述具有磁热响应性的热敏封盖系统为超顺磁氧化铁纳米粒子。5.如权利要求3所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，所述封装有修复土壤药剂的介孔纳米笼为球形介孔二氧化硅纳米粒子。6.如权利要求1所述药剂可控释放的磁热响应纳米载体土壤修复系统，其特征在于，所述纳米载体的孔径范围为2.5～4nm。7.如权利要求1所述药剂可控释放的磁热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海静，殷瑶，江文琛，王磊，黄晟，谭学军，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：