本发明专利技术公开了用于地下水原位好氧生物修复的释氧材料及其制备方法，属于释氧材料技术领域。成份配比为：食用级过氧化钙11～14重量份，钠基膨润土10重量份，磷酸二氢钾1～3重量份，硫酸铵2～6重量份，河砂15重量份，其余为混凝剂，上述物质总重量为70重量份。制备方法：称取过氧化钙、钠基膨润土、磷酸二氢钾和硫酸铵，使其充分混合、分散均匀；加入水泥和河砂，混合均匀后加水，水的加入量占总质量的30％，制作成块状物质，在自然条件下风干即可。释氧材料总释氧量大、释氧速率平缓、有效延长了释氧时间、提高了释氧填料的更换周期。水中pH值和N、P等营养物质达到好氧微生物生长的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对地下水进行原位好氧生物修复的释氧材料，具体地为适用于地下水原位好氧生物修复的新型释氧材料及其制备方法，属于释氧材料
技术介绍
地下水作为供水水源和生态系统的重要支撑是维持水系统良性循环不可或缺的保障(郝华，2004)。然而随着环境污染的加剧，地下水污染的问题日益突出。针对地下水的污染修复，发达国家开展了大量的研究与应用(Grete Rasmussen et al. ,2002 ； Seunghak L et al.，2007)，其中原位生物修复技术因经济合理等优势，成为当前污染地下水修复的热点(Carsten Vogt et al.，2004)。而且由于好氧生物修复较厌氧修复更快速、更完全而更受关注。但是地下水，尤其受污染地下水中溶解氧贫乏问题成为地下水原位生物修复中的限制因素。地下水中补充溶解氧的方法很多，如空气注入、臭氧注入、 过氧化氢溶液引入、胶态微气泡注入和释氧化合物注入等，但是利用释氧化合物(Oxygen Releasingcompounds，简称“0RC”)来供氧有着不可比拟的经济优势。ORC 一般是指固体的过氧化物，如过氧化镁(MgO2)、过氧化钙(CaO2)等，这些过氧化物与水反应释放出氧气，可以稳定而持久地供氧，为污染物提供电子受体，促进有机污染物的好氧生物降解(谢李等，2010)。ORC作为氧气来源，在水中发生如下反应2Ca02+2H20 — 2Ca (OH) 2+02 个2Mg02+2H20 — 2Mg (OH) 2+02 个释氧化合物释氧寿命有限，一般情况下在可渗透反应格栅(PRB)运行5 6个月后就需更换(C. M. Kao et al. , Chemosphere, 2001,44(5) =925-934) 为了控制释氧速率而延长释氧时间，通常把ORC与水泥、砂等混合制成ORC混凝土块，如Borden等制作的混凝土块，MgO2 水泥砂水=36.7 25. 5 14.2 23. 6，有效延长了释氧时间(Liu C Y et al.，Applied and EnvironmentalMicrobiology, 2001,67(5) 2197-2201)；美国Regensis公司的过氧化镁专利产品释氧稳定持久，配方中添加磷酸盐可缓冲pH值并为微生物生长提供营养(Prince R C et al.，Crit ical Reviews in Microbiology, 2000, 26(3) 163-178) ；Kao等用水泥、CaO2、砂、泥炭、粉煤灰以一定比例混合制作的释氧材料能连续释氧 5 个月以上(C.M.Kao et al. , Water Research, 2003, 37 (1) 27-38)。膨润土是以蒙脱石为主要成份的天然粘土矿物，具有较强的分散性、吸附性以及阳离子交换性等特点。农业种植上，已应用于肥料的控释，对肥料中的氮、钾肥等有良好的缓释效果(潘炎烽等，2006)。地下水污染修复是一项高投入的工程，研究表明，CaO2作为好氧生物降解中的固体氧源，等质量商用( 所释放出氧气量为MgA的3 4倍(刘涉江等，2010)，且其价格比MgA低廉，可极大地降低生物修复的费用。以上研究表明，ORC在地下水好氧生物修复技术上是可行的，但释氧时间上还不够理想，因此，研制一种释氧量大、释氧时间长，更适于地下水好氧生物修复的释氧材料有着重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术目的是针对ORC的释氧时间不理想，从经济、技术角度出发，提供一种释氧量大、释氧时间长，更适于地下水好氧生物修复的释氧材料，避免地下水治理过程中潜在的二次污染，选用食品级过氧化钙作为释氧源，在释氧材料中加入钠基膨润土，改进ORC材料的释氧性能。本专利技术提供一种更加适合地下水原位好氧生物修复的释氧材料，其特征在于，释氧材料为混凝土块，成份配比为释氧化合物11 14重量份，钠基膨润土 10重量份，磷酸二氢钾1 3重量份，硫酸铵2 6重量份，河砂15重量份，其余为混凝剂，其中释氧化合物、钠基膨润土、磷酸二氢钾、硫酸铵、河砂和混凝剂的总质量为70重量份。上所述的释氧材料，其中所述释氧化合物优选过氧化钙，所述的过氧化钙为食品级的；所述混凝剂优选为普通硅酸盐水泥；河砂粒径小于2mm。上所述的释氧材料，其优选为包括14重量份的过氧化钙，25重量份的水泥，10重量份的钠基膨润土，15重量份的河砂，2重量份的磷酸二氢钾，4重量份的硫酸铵。上述所述的释氧材料的制备方法，包括以下步骤按照质量组成称取过氧化钙、钠基膨润土、磷酸二氢钾和硫酸铵，使其充分混合、分散均勻；加入水泥和河砂，混合均勻后加 7jC，水的加入量占总质量的30%，制作成块状物质，在自然条件下风干即可。除非另外定义，此处所用的所有技术和科学术语与本专利技术涉及
的普通技术人员的常规理解有相同含义。例如此处所用术语“释氧化合物”，简称0RC，是指可以向水中提供氧气的化合物， 为污染物提供电子受体，促进水中有机污染物的好氧生物降解。一般为固体的过氧化物，如过氧化镁(MgO2)、过氧化钙(CaO2)等。此处所用术语“膨润土”也叫做斑脱岩或膨土岩，其主要成份为蒙脱石，含量在 85 90%左右。膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，如层间阳离子为Na+，即为钠基膨润土。另外，以膨润土为原料经过各种加工制备而成的其他矿物材料也包含在本专利技术范围之内。此处所用术语“水泥”的主要成份是硅酸盐。本专利技术使用的为市售普通水泥，主要成份为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。本专利技术中优选制作方案中，释氧剂选用CaO2，等质量下，商用&02所释放出氧气量较MgA的释氧量大，且(M)2价格低廉，较MgA具有明显的经济优势，可以大大降低地下水污染修复的成本。本专利技术的明显效果在于(1)本专利技术通过添加钠基膨润土很好的改善了释氧材料的结构特性，减小了释氧材料的孔隙度，增加了材料的聚集性。试验中发现，该释氧材料总释氧量大、释氧速率平缓、 有效延长了释氧时间、提高了释氧填料的更换周期。(2)释氧材料的投加会使地下水PH值显著提高，但通过缓冲剂及含水层介质的双重缓冲作用，可以有效的降低地下水的PH值，使pH值达到好氧微生物生长的要求。(3)通过在释氧材料中投加磷酸二氢钾、硫酸铵缓冲剂，在对pH缓冲作用的同时， 可以为微生物生长提供了充分的N、P等营养物质，从而有效提高地下水好氧生物修复的效(4)本专利技术制作工艺简单、成本低廉、效果明显，对地下水无二次污染。应用于地下水的原位生物修复，在经济和技术上都是可行的。附图说明图1为具体实施方式中制作的三种释氧材料的扫描电镜(SEM)图；图2为二，三号释氧剂的释氧速率图；图3为二号释氧材料在不同固液比条件下对pH的影响；图4为三号释氧材料在不同固液比条件下对pH的影响；图5不同质量比的二号释氧材料与模拟含水层介质砂对pH的影响(释氧材料地下水=1 10)；图6不同质量比的二号释氧材料与模拟含水层介质砂对pH的影响(释氧材料地下水=1 20)。具体实施例方式以下结合实例对专利技术的释氧材料进行具体说明，该实例不是对本专利技术保护范围的限制。1.1材料及仪器过氧化钙食品级，纯度70%，主要杂质为Ca(OH)2(北京金诺欣成化工有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适合地下水原位好氧生物修复的释氧材料，其特征在于，释氧材料为混凝土块，成份配比为：释氧化合物１１～１４重量份，钠基膨润土１０重量份，磷酸二氢钾１～３重量份，硫酸铵２～６重量份，河砂１５重量份，其余为混凝剂，其中释氧化合物、钠基膨润土、磷酸二氢钾、硫酸铵、河砂和混凝剂的总质量为７０重量份；其中所述释氧化合物优选过氧化钙，所述的过氧化钙为食品级的；所述混凝剂优选为普通硅酸盐水泥。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张永祥，梁建奎，任仲宇，井琦，王然，兰双双，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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