一种修饰型SiO2/FeS浆剂及其制备方法与在原位修复地下水重金属污染中的应用技术

本发明专利技术公开了一种修饰型SiO2/FeS浆剂及其制备方法与在原位修复地下水重金属污染中的应用。所述修饰型SiO2/FeS浆剂包括表面活性剂和SiO2/FeS活性修复材料，所述表面活性剂与SiO2/FeS活性修复材料中纳米硫化亚铁的质量比为1～2：1～2。本发明专利技术通过载体负载和表面活性剂修饰硫化亚铁，通过空间位阻稳定、静电稳定和疏水性调控，获得耐氧化、分散性好的修饰型SiO2/FeS浆剂，以强化硫化亚铁浆剂在低渗透含水介质中传输和地下水镉污染的高效修复。含水介质中传输和地下水镉污染的高效修复。含水介质中传输和地下水镉污染的高效修复。

【技术实现步骤摘要】
一种修饰型SiO2/FeS浆剂及其制备方法与在原位修复地下水重金属污染中的应用


[0001]本专利技术属于地下水重金属污染修复
，尤其涉及一种修饰型SiO2/FeS浆剂及其制备方法与在原位修复地下水重金属污染中的应用。

技术介绍

[0002]我国有色冶炼等重点行业遗留场地地下水中重金属(Cd、Pb、As等)污染问题日益严重，急需开发行之有效的修复方法。原位反应带技术(IRZ)，具有设施简单、干扰较小和运行费用低等优点，对地下水中重金属污染的原位修复具有广泛的应用前景。IRZ技术中注入材料对污染物的处理能力及其在地下水环境中的迁移能力，决定着IRZ反应带能否成功构建。注入材料一般选择高活性的纳米固体材料(如硫化亚铁)，但纳米材料易团聚和氧化，会降低其反应活性和在地下水环境中的迁移能力。基于此，本专利技术提供一种基于表面活性剂修饰来强化硫化亚铁浆剂在IRZ技术中反应活性、长效性和迁移范围的方法，以实现地下水镉污染的高效修复。

技术实现思路

[0003]针对硫化亚铁纳米材料在地下水重金属污染原位注入修复中存在易氧化、易团聚和难迁移的问题，本专利技术的目的是提供一种修饰型SiO2/FeS浆剂及其制备方法与在原位修复地下水重金属污染中的应用，以表面活性剂为修饰剂，提高硫化亚铁浆剂的分散稳定性、抗氧化性和迁移能力，实现硫化亚铁浆剂在低渗透含水介质中对镉污染的高效修复。
[0004]为实现上述技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提供的这种修饰型SiO2/FeS浆剂，包括表面活性剂和SiO2/FeS活性修复材料，所述表面活性剂与SiO2/FeS活性修复材料中纳米硫化亚铁的质量比为1～2：1～2。
[0006]作为优选，所述SiO2/FeS活性修复材料，包括SiO2/FeS滤饼、SiO2/FeS溶液中的一种；所述SiO2/FeS滤饼中，所含固体的质量百分比为20％～40％，固体中所含硫化亚铁的质量百分比为30％～70％；所述SiO2/FeS溶液中，所含固体的质量百分比为10～20％，固体中所含硫化亚铁的质量百分比为5％～10％。
[0007]作为优选，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种，其中，阴离子型表面活性剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的至少一种；非离子型表面活性剂为吐温
‑
20(Tween 20)、吐温
‑
80(Tween 80)、聚丙烯酰胺(PVP)中的至少一种。
[0008]进一步优选，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合物时，阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂的质量比为1～4:1～4。
[0009]本专利技术提供的这种修饰型SiO2/FeS浆剂的制备方法，包括如下步骤：将SiO2/FeS活性修复材料和表面活性剂按配比混合于水溶液中，超声分散5～30min，混合均匀，得到所述修饰型SiO2/FeS浆剂。
[0010]所述修饰型SiO2/FeS浆剂在原位修复地下水重金属污染中的应用。
[0011]本专利技术提供的这种修饰型SiO2/FeS浆剂能在低渗透含水介质中迁移，实现地下水中镉污染的原位高效修复。
[0012]本专利技术的原理：
[0013]本专利技术提出载体负载和表面活性剂修饰硫化亚铁，通过空间位阻稳定、静电稳定和疏水性调控，获得耐氧化、分散性好的修饰型SiO2/FeS浆剂，以强化硫化亚铁浆剂在低渗透含水介质中的反应活性、抗氧化性和迁移能力。在本专利技术中，二氧化硅负载能减少纳米材料的聚集，增加硫化亚铁的活性位点；表面活性剂修饰可提高硫化亚铁表面疏水性以提高材料抗氧化性，能增加粒子之间或粒子与土壤颗粒表面的静电斥力与空间位阻斥力，以增强分散稳定性来促进浆剂在土壤介质中的迁移能力，从而实现对地下水中Cd(Ⅱ)的深度去除和在低渗透含水介质中的强化传输。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]本专利技术以SiO2/FeS原料为活性修复材料，以非离子/离子型表面活性剂为修饰剂，减缓硫化亚铁在地下水环境中的团聚、氧化和滞留。本专利技术修饰型SiO2/FeS浆剂在改善硫化亚铁材料抗氧化性的前提下，既能提高硫化亚铁在含水介质中的迁移能力，又能实现硫化亚铁对地下水中Cd(Ⅱ)的长效修复效果。
附图说明
[0016]图1为SiO2/FeS材料的pH
‑
ζ图。
[0017]图2为SiO2/FeS材料的粒径分布图。
[0018]图3为实施例1～2和对比例1中各种SiO2/FeS浆剂的沉降性能图：(a)单一修饰型SiO2/FeS浆剂以及SiO2/FeS(35％，35％)浆剂；(b)复配修饰型SiO2/FeS浆剂以及SiO2/FeS(35％，35％)浆剂。
[0019]图4为实施例3和对比例2中实验室模拟柱中不同浆剂的穿透曲线(a)和滞留曲线(b)。
[0020]图5为实施例4和对比例3中不同浆剂pH值(a)和不同浆剂上清液的离子浓度(b)随时间变化图。
具体实施方式
[0021]以下实施例中所用SiO2/FeS材料均通过商业途径购买得到。SiO2/FeS(35％，35％)滤饼，指SiO2/FeS滤饼中固体的质量百分含量为35％，固体中硫化亚铁的百分含量为35％。
[0022]对SiO2/FeS(35％，35％)滤饼，进行Zeta电位和粒径测定。结果分别见图1、图2所示。从图中可以看出SiO2/FeS(35％，35％)滤饼的粒径D
0.5
和D
0.9
分别为5.9μm和21.86μm，颗粒尺寸在0.2～100μm，但其Zeta电势绝对值较小，说明粒子间的排斥力较小，因而在地下水环境中容易团聚。
[0023]对比例1SiO2/FeS浆剂的制备与沉降性测试
[0024]分别称取含10mg纳米硫化亚铁的SiO2/FeS(35％，35％)滤饼，于50mL离心管中，加入50mL N2饱和的去离子水，超声分散5min，混合均匀，得到SiO2/FeS(35％，35％)浆剂。
[0025]通过紫外沉降法发现SiO2/FeS(35％，35％)浆剂的稳定性较差，如图3中(a)所示；
通过沉降直观法观察到SiO2/FeS(35％，35％)浆剂在10h沉降的距离达到11cm，如图3中(b)所示。
[0026]实施例1单一修饰型SiO2/FeS浆剂的制备与沉降性测试
[0027]分别称取20mg CMC、SDS、SDBS、Tween 20、Tween 80、PVP以及六份含10mg纳米硫化亚铁的SiO2/FeS(35％，35％)滤饼，于50mL离心管中，分别加入50mL N2饱和的去离子水，超声分散5min，混合均匀，分别得到SiO2/FeS
‑
CMC浆剂、SiO2/FeS
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SDS浆剂、SiO2/FeS
‑
SDBS浆剂、SiO2/F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种修饰型SiO2/FeS浆剂，其特征在于，所述修饰型SiO2/FeS浆剂包括表面活性剂和SiO2/FeS活性修复材料，所述表面活性剂与SiO2/FeS活性修复材料中纳米硫化亚铁的质量比为1～2：1～2。2.根据权利要求1所述的修饰型SiO2/FeS浆剂，其特征在于，所述SiO2/FeS活性修复材料为SiO2/FeS滤饼、SiO2/FeS溶液中的一种。3.根据权利要求2所述的修饰型SiO2/FeS浆剂，其特征在于，所述SiO2/FeS滤饼中，所含固体的质量百分比为20％～40％，固体中所含硫化亚铁的质量百分比为30％～70％；所述SiO2/FeS溶液中，所含固体的质量百分比为10～20％，固体中所含硫化亚铁的质量百分比为5％～10％。4.根据权利要求1所述的修饰型SiO2/FeS浆剂，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表...

【专利技术属性】
技术研发人员：江钧，薛生国，朱锋，刘鸿钰，李小红，向超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：