一种用于修复地下水类金属砷的制造技术

本发明专利技术提供一种用于修复地下水类金属砷的

【技术实现步骤摘要】
一种用于修复地下水类金属砷的PRB修复材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料和环境修复领域，具体涉及一种用于修复地下水类金属砷的
PRB
修复材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]地下水重金属种类多
、
分布广，主要包括铬
(Cr)、
镉
(Cd)、
铅
(Pb)、
镍
(Ni)、
铜
(Cu)、
铁
(Fe)、
锰
(Mn)
及类金属砷
(As)
等
。
其中，砷是地下水中最常见的类金属污染物，主要天然来源为富砷岩石长期淋滤
、
释放，通过地下水滞缓运动与微生物过程的共同作用，造成砷在地下水中的富集；人为来源则主要包括工业废水排放
、
农药使用
、
矿山开采
、
有色冶炼等；以上砷的来源导致富砷地下水的形成
。
[0003]砷是一种毒性很强的致癌物质，易引发癌症
、
皮肤斑点
、
眼病
、
心血管病及影响儿童智力发育
。
地下水砷污染不易察觉，污染持续时间长
、
危害表征时间久
、
逆转极为困难，对动植物的正常生长危害极大
。
砷对人体健康的影响分为急性和亚急性影响，急性影响往往是由于短时间内摄入大量的砷，亚急性影响常是可逆的以及慢性中毒，慢性中毒往往是由于长时间的摄入低浓度的砷，在摄入高剂量的砷
(0.04mg/kg/d
或更高
)
几周或几个月后可能会引发非特异性胃肠道反应
(
腹泻
、
抽筋
)、
血液病
(
贫血
、
白血病
)
以及周围神经病变
。
一次摄入大量的砷也可能导致胃痛
、
恶心
、
呕吐或腹泻，甚至会引发休克
、
昏迷甚至死亡
。
慢性砷中毒会导致高血压
、
周围血管疾病
、
心脏血管疾病
、
呼吸系统疾病
、
糖尿病
、
恶性肿瘤等疾病，其中就包括肺癌
、
膀胱癌
、
肾癌
、
肝癌
、
子宫和皮肤病
。
并且，人体的皮肤对砷十分敏感，即使饮用水中含有微量
(5
‑
10
μ
g/L)
的砷也有可能导致皮肤病变
(
角化和色素沉着
)。
此外，砷对环境和动植物的危害不仅取决于污染物总量，更与其化学形态密切相关
。
水环境中，亚砷酸盐毒性远大于砷酸盐毒性
。
由于砷对人类健康的高毒性，美国国家环境保护局
(USEPA)
和世界卫生组织
(WHO)
均规定饮用水中砷的最大污染浓度限值为
10
μ
g/L(10ppb)。
[0004]水是砷进入人体最重要的媒介之一
。
由于砷相关疾病的诊断和药物治疗困难，砷污染水的预处理作为一种预防措施成为对抗砷中毒的有效替代方法
。
多年来众多学者围绕水体中砷的去除展开了大量的研究工作，并取得了重大的进展
。
目前，国内外治理水体中砷污染的方法主要有离子交换法
、
膜分离法
、
生物法
、
混凝沉淀法
、
吸附法等
。
[0005]离子交换法是利用强碱型阴离子交换树脂来处理含砷水
。
国内外的研究学者对于离子交换除砷做了大量的研究工作
。
美国环境保护署认为离子交换法除砷是最实用的除砷技术之一
。
然而，离子交换过程中会产生大量的高负荷的含砷再生盐水，通常被归类为危险的液体废弃物，需要昂贵的再处理费用
。
[0006]膜分离法是利用膜的选择透过性，根据污染物质粒径与水分子粒径的微小差异，借助膜两侧的渗透压差使水与污染物分离
。
主要包括反渗透
、
纳滤
、
微滤和超滤4种
。
其中，反渗透法除砷效果最为显著，对
As(
Ⅴ
价
)
的去除率高达
99
％以上，而且出水水质好，但是反渗透膜孔径较小
、
操作压力高
、
膜水通量也较小，所需的膜材料和膜组件价格较高，处理费
用也最为昂贵
。
纳滤膜与反渗透膜的除砷机理大致相同，都是通过筛网作用和电斥作用相结合来除砷
。
而微滤和超滤孔径较大，单独使用除砷效果不如纳滤膜，但所需压力较小，成本较低，与混凝联合使用，可通过对混凝后悬浮态的砷截留而达到同样较好的除砷效果
。
[0007]生物法是新兴的具有较强市场应用价值的砷废水处理方法
。
该方法主要利用微生物或植物的富集作用对废水中的砷进行浓缩甚至转化，进而实现废水除砷
。
生物法除砷成本低，易于操作且安全可靠
、
生态环保
。
其中微生物除砷的应用更为广泛
。
该方法首先从环境中筛选并培育得到抗耐砷菌，利用抗耐砷菌实现环境中砷的去除
。Ioannis
等人利用微生物过程去除地下水中的砷，研究结果表明，微生物金丝藻属和钩丝菌属生物氧化铁可以有效的去除地下水中的砷
。
在此过程中，铁氧化物和微生物同时沉积在滤料表面为砷的吸附和去除提供有利的环境
。Pokhrel
等人研究了生物滤池除砷的最优铁砷比为
40
：1，
Casiot
等人在富含铁的地下水中发现了一种新型的
B2
菌株可以将
As(Ⅲ价
)
氧化为
As(
Ⅴ
价
)
，强化砷的去除
。
[0008]混凝法除砷是目前国内外应用最为广泛的一种技术方法，该法使用成本低
、
操作简便且去除污染物的效率高
。
混凝法除砷是利用混凝剂的吸附作用将砷吸附，将其转化为沉淀物质，然后再通过过滤作用使砷与水分离，最终实现砷的去除
。
铁盐和铝盐是最常见的混凝剂
。
由于砷
(V
价
)
比砷
(III
价
)
更容易形成稳定的沉淀化合物，因此，为提高混凝法除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于修复地下水类金属砷的
PRB
修复材料，其特征在于，所述修复材料的质量为
100wt.
％计包括以下组分：复合材料
50
‑
83wt.
％添加剂
17
‑
50wt.
％；所述复合材料包括改性铁基复合材料和造粒剂
。2.
根据权利要求1所述的修复材料，其特征在于，以复合材料的质量为
100wt.
％计，所述改性铁基复合材料的质量含量为
85
‑
99wt.
％，所述造粒剂的质量含量为1‑
15wt.
％；优选地，所述复合材料的粒径
D50
为1‑
6mm。3.
根据权利要求1或2所述的修复材料，其特征在于，所述改性铁基复合材料包括吸附材料和铁基材料；优选地，所述造粒剂包括固化粘合剂；优选地，所述固化粘合剂包括有机粘合剂和
/
或矿物粘合剂
。4.
根据权利要求3所述的修复材料，其特征在于，所述吸附材料具有多孔结构和羟基官能团；优选地，所述吸附材料包括生物质碳；优选地，所述铁基材料具有多孔结构；优选地，所述铁基材料包括纳米零价铁
、
微米零价铁
、
铁矿石
、
高纯铁粉或海绵铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述吸附材料的平均孔径为5‑
50nm
；优选地，所述铁基材料的平均孔径为
30
‑
50nm。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的修复材料，其特征在于，所述添加剂包括黏土矿物材料
、
生物载体材料
、
微生物强化材料
、
含铁材料
、
锰基材料或氧化剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述黏土矿物材料包括膨润土
、
蒙脱石或水滑石中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述生物载体材料包括活性炭；优选地，所述微生物强化材料包括碳源
、
氮源或微量元素中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述含铁材料包括纳米零价铁
、
微米零价铁
、
铁矿石
、
高纯铁粉或海绵铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锰基材料包括锰矿材料
、
改性锰矿材料或氧化锰中的任意一种或至少两种的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：琚丽婷，王志新，于洋，赵越，李永刚，
申请(专利权)人：北京润鸣环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：