【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，具体涉及一种用于地下水修复的复合材料组合物、一种用于地下水修复的复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、地下水资源是我国重要的淡水资源。地下水修复技术包括异位修复技术和原位修复技术。其中异位修复技术主要是将地下水抽出到地面然后采用污水处理技术对地下水进行处理，需要建设地上污水处理装置。原位修复技术包括原位化学氧化技术、生物修复技术、原位曝气技术和可渗透反应墙(prb) 技术。对于在役工业、企业由于受到生产运行和地面建筑物等因素的限制，原位修复技术更适合用于地下水污染风险的防控。可渗透反应墙(prb)技术是20世纪80年代由美国兴起的一种原位修复技术，它是在与地下水流方向垂直的位置安装一道填充有反应填料的可渗透反应墙。当污染物沿水流流向迁移，流经可渗透反应墙时，与墙中的填充物质相遇发生反应，导致污染物被降解或原位固定。由于受污染的水利用重力作用流经反应墙，不需要提供额外动力及建设地面处理系统。因此，针对地下水中不同的污染物选择合适的反应填料是地下水修复的关键。
2、铁是常见的金属元素之一，价廉易得，若将其应用于环境修复不仅成本较低，且不会造成二次污染。纳米零价铁(nzvi)作为一种近年来常用的新型环境修复材料，是prb常用的填料之一。nzvi具有特殊的核壳结构，具有比表面积大、毒性小、成本低和易制备等优点，可通过化学还原和吸附沉淀的方式去除地下水中多种类型的污染物，在地下水环境修复领域受到广泛关注。但是nzvi在应用于地下水修复过程中存在易团聚、易钝化、易流失和电子选择性差的问题，使其在地下
3、生物炭通常是指由生物质资源在缺氧条件下热解，经脱水、裂解和芳构化等一系列过程形成的含碳量高的蓬松多孔状物质，主要由单质碳、芳构化的碳和石墨碳组成，也是prb常用的填料之一。常见的生物炭制备原材料包括秸秆、木材、污泥和核壳等。已有研究与应用表明，生物炭具有比表面积大、孔隙结构发达、表面官能团丰富、阳离子交换量高、体积密度小、化学稳定性和热稳定性强等诸多优点，可被同时作为吸附剂和催化剂应用于环境中污染物控制，加之其来源广泛和经济成本低，作为一种性能优良的吸附剂和载体材料，生物炭正被广泛地应用于处理有机染料、多环芳烃、抗生素、农药及杀虫剂等多种有机污染物质。虽然生物炭应用于环境修复领域具有诸多优点，但对于单一体相的生物炭而言，其无论是吸附能力还是动力学速率一般都难以满足对环境中有机污染物高效去除的要求。另外，生物炭被应用于吸附有机污染物时，难以实现固液分离，对污染物去除的长效性和稳定性也然面临一些挑战。因此，以生物炭为载体或辅助催化剂制备具有独特修复功能的复合材料越来越受到关注。
4、有机污染场地的原位化学氧化修复技术具有普适性强、修复效果好及修复周期短的优势。常用的氧化剂有芬顿试剂、高锰酸盐、过硫酸盐和臭氧等。芬顿试剂可以与大多数有机物反应，也可以与吸附态的污染物发生反应，但其稳定性相对较差。臭氧也能与多数有机物反应，但其处理效果容易受到传质和溶解性的限制，而且也会受到副产物毒性的影响。高锰酸盐在地下环境中比较稳定，但其反应具有选择性，且高锰酸盐与土壤中的天然有机物质的反应较快，产生的二氧化锰沉淀会堵塞土壤孔隙影响氧化剂的传输。
5、过硫酸盐作为一种新兴的原位化学氧化修复剂，其氧化过程具有稳定性好、ph适用范围广、绿色无毒等特点。其氧化过程的机理是，在活化方式的作用下致使本身的-o-o-断裂产生具有强氧化性的硫酸盐自由基so4-·， so4-·中有一对孤对电子，其氧化能力超过了过硫酸盐自身，与羟基自由基·oh接近，so4-·的半衰期较长，可以更充分地与污染物接触，此外，过硫酸盐经活化后还能够产生·oh，可以氧化难降解多氯联苯等难降解有机污染物。
6、cn104803486a公开了一种修复地下水铬污染的可渗透反应墙材料，该材料包括了还原药剂和吸附介质，成分和制作方法复杂，主要用于还原地下水中的六价铬，在有机污染地下水修复方面具有很大的局限性。
7、cn104138745a公开了一种用于有机污染修复的生物碳吸附剂制备方法，该材料仅具备对污染的吸附功能，难以彻底降解污染物，且材料吸附饱和后对污染物的去除效果受到限制，不具备长效降解污染物的功能。
8、cn107999531a公开了一种有机污染场地土壤、地下水原位修复材料及其方法，该专利采用表面活性剂增加了有机污染物在地下水中的溶解度和分散性，对零价铁进行活化形成类芬顿体系对有机污染进行氧化降解，但该材料难以抑制零价铁的团聚、氧化和结垢，且不具有缓释功能，不具备长效作用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的对地下水污染物的去除效果不佳的问题，提供一种用于地下水修复的复合材料。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种用于地下水修复的复合材料组合物，该组合物中含有改性纳米零价铁、氯化钴改性生物炭、凹凸棒土、过硫酸盐和粘结剂；所述改性纳米零价铁、所述氯化钴改性生物炭、所述凹凸棒土、所述过硫酸盐、所述粘结剂的质量比为1：2-6：0.5-1.5：1-3：16-40；
3、所述过硫酸盐为过硫酸钠和/或过硫酸钾；
4、所述改性纳米零价铁是由包括以下步骤的方法制得的：
5、s1：在保护气氛下，在无氧水的条件下，将硝酸钴、硝酸锰、硝酸铜、氟化铵和尿素进行第一混合，得到混合液a；
6、s2：将所述混合液a与过碳酸钠进行第二混合，混合后的溶液ph值大于10，得到所述co-mn-cu催化剂；
7、s3：在乙醇水溶液中，将氮化碳、co-mn-cu催化剂、fecl3进行第三混合，得到混合液b，在所述乙醇水溶液中，所述水与所述乙醇的体积比为1： 1-4；
8、s4：在保护气氛下，将所述混合液b与nabh4进行第四混合，得到所述改性纳米零价铁。
9、本专利技术的第二方面提供一种制备用于地下水修复的复合材料的方法，该方法应用第一方面所述的用于地下水修复的复合材料组合物进行，包括：
10、1)制备改性纳米零价铁和氯化钴改性生物炭；
11、2)将改性纳米零价铁、氯化钴改性生物炭、凹凸棒土和过硫酸盐进行第一接触，得到混合物i；
12、3)将所述混合物i与粘结剂进行第二接触，得到复合材料。
13、本专利技术第三方面提供由第二方面所述的方法制得的用于地下水修复的复合材料。
14、本专利技术第四方面提供第三方面所述的用于地下水修复的复合材料在去除苯及其衍生物中的至少一种的应用。
15、本专利技术通过应用质量比为1：2-6：0.5-1.5：1-3：16-40的所述改性纳米零价铁、氯化钴改性生物炭、凹凸棒土、过硫酸盐和粘结剂等组分的相互配合能够显著提高由此获得的复合材料的去除率。
16、本专利技术通过加入co-mn-cu催化剂和氮化碳制备具有催化功能的改性纳米零价铁，使得改性后的纳米零价铁不易团聚、氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于地下水修复的复合材料组合物，其特征在于，该组合物中含有改性纳米零价铁、氯化钴改性生物炭、凹凸棒土、过硫酸盐和粘结剂；所述改性纳米零价铁、所述氯化钴改性生物炭、所述凹凸棒土、所述过硫酸盐、所述粘结剂的质量比为1：2-6：0.5-1.5：1-3：16-40；
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述改性纳米零价铁、所述氯化钴改性生物炭、所述凹凸棒土、所述过硫酸盐、所述粘结剂的质量比为1：3-5：0.5-1.5：1-3：24-32；
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，在步骤S1中，所述硝酸铜、所述硝酸钴、所述硝酸锰、所述氟化铵、所述尿素的质量比为1：2-5：1.5-2.5：9-11：4.5-5.5。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，在步骤S3中，所述氮化碳、所述Co-Mn-Cu催化剂和所述FeCl3的质量比为0.3-2：0.1-0.5：1。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，在步骤S4中，所述NaBH4的摩尔用量与以铁元素计的所述混合液B的摩尔用量之比为2-4：1。
6.根据权利要
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的组合物，其中，所述氮化碳进行第三混合之前，还需制备所述氮化碳，制备所述氮化碳的方法包括：将双氰胺在无氧条件下进行升温煅烧，制得氮化碳；
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物，其中，所述氯化钴改性生物炭是由包括以下步骤的方法制得的：
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，在步骤SS1中，所述污泥、所述氨水、所述氯化钴和所述溶剂的质量比为1：1-2：0.05-0.3：30-40。
10.根据权利要求8或9所述的组合物，其中，在步骤SS1中，所述第五混合的条件至少满足：时间为60-120min，搅拌转速为180-260r/min；和/或，
11.一种制备用于地下水修复的复合材料的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1-10中任意一项所述的用于地下水修复的复合材料组合物进行，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在步骤3)中，所述第二接触的条件至少满足：温度为20-25℃，搅拌转速为150-180r/min，时间为8-12h。
13.由权利要求11或12所述的方法制得的用于地下水修复的复合材料。
14.权利要求13所述的用于地下水修复的复合材料在去除苯及其衍生物中的至少一种的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于地下水修复的复合材料组合物，其特征在于，该组合物中含有改性纳米零价铁、氯化钴改性生物炭、凹凸棒土、过硫酸盐和粘结剂；所述改性纳米零价铁、所述氯化钴改性生物炭、所述凹凸棒土、所述过硫酸盐、所述粘结剂的质量比为1：2-6：0.5-1.5：1-3：16-40；
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述改性纳米零价铁、所述氯化钴改性生物炭、所述凹凸棒土、所述过硫酸盐、所述粘结剂的质量比为1：3-5：0.5-1.5：1-3：24-32；
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，在步骤s1中，所述硝酸铜、所述硝酸钴、所述硝酸锰、所述氟化铵、所述尿素的质量比为1：2-5：1.5-2.5：9-11：4.5-5.5。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，在步骤s3中，所述氮化碳、所述co-mn-cu催化剂和所述fecl3的质量比为0.3-2：0.1-0.5：1。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，在步骤s4中，所述nabh4的摩尔用量与以铁元素计的所述混合液b的摩尔用量之比为2-4：1。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的组合物，其中，在步骤s1中，所述第一混合的条件至少满足：搅拌转速为180-260r/min，时间为20-40min；和/或，<...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚猛，杨帅，谢谚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。