一种底泥磷释放抑制剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及环境保护技术领域，特别涉及底泥释放抑制剂及其制备方法。将硬脂酸和聚乙二醇4000溶于无水乙醇或四氯化碳等有机溶剂中，投加一定量的过氧化物和增重材料进行搅拌，转移至模具中制成一定形状的磷释放抑制剂，并回收有机溶剂。本发明专利技术的磷释放抑制剂在无水环境下完成制备，避免了过氧化物中有效氧的浪费；用于地表水及底泥的生物修复，可长期稳定有效地增加水体的含氧量，从而抑制底泥磷的释放，并可根据污染治理需要调整配比实现几天至数年不等的释氧周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境保护
，特别涉及底泥磷释放抑制剂及其制备方法和应用。
技术介绍
富营养化是当今世界面临的主要水污染问题之一。全球范围内有40%左右的湖泊和水库遭受不同程度的富营养化；20世纪90年代后期，太湖、滇池、巢湖等10个湖泊处于重度富营养化状态。水体富营养化过程主要与氮、磷等营养盐含量密切相关，还与温度、溶解氧水平、水动力条件有关。由于富营养化水体中营养物质过多，水生生物(主要是藻类) 大量繁殖、藻类的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出有毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。水体溶解氧成为水体污染生物修复的限制性因素。目前水体供氧技术主要有人工曝气、投加释氧药剂(臭氧、过氧化氢和固体释氧化合物等)。人工曝气充氧是提高水体中溶解氧浓度的一种有效手段，但是对于受污染的地下水、广阔湖面等地域，不方便进行大规模曝气充氧。投加臭氧和过氧化氢能迅速提高水体溶解氧，但是他们本身化学性质不稳定性，供氧成本过高。固体释氧化物为过氧化镁 (MgO2)、过氧化钙(CaO2)等。这些过氧化物能够与水反应释放出氧气，提高水体溶解氧，从而为水中有机污染物的好氧生物提供氧气。CaO2在潮湿的空气及水中反应如下2Ca02+2H20 = 2Ca (OH) 2+02Ca (OH) 2+C02 = CaC03+2H20由于固体释氧化合物供氧可以直接将其撒到地表水体或灌注到地下水中，不需要安装曝气设备及长期的电能供应，也不需要转移至其他场所治理，因此相应的处理费用相对较低，有着其它供氧技术无法比拟的经济优势。但是，当前利用固体释氧化合物修复污染地下水的过程中，多采用将其与水混合成悬浊液，并通过加压灌注方式将其注入地下含水层。此方法尽管能够快速提高受污染地下水的溶解氧浓度，但不可避免地造成释氧化合物在进入地下环境之前大量释氧，造成释氧化合物的浪费；此外，直接投加的释氧化合物与水快速反应，氧气释放周期短，不利于长期的供氧。将金属过氧化物中添加其他化学物质并制成颗粒材料，可以有效的降低其在水中的释氧速率，延长释氧周期，提高溶解氧的利用率。专利技术人在无水状态下制备底泥磷释放抑制剂，避免了制备阶段金属过氧化物与水反应而造成的有效氧的浪费，提高金属过氧化物及氧气的利用率；该材料投入水体后依靠重力迅速沉降到水底，缓慢均勻地释放氧气，可以长期向水体释放氧气，保证一定的含氧量；可以根据污染治理的需要通过调整材料配比实现十几天至数年不等的释氧周期；材料稳定性好，常态下不易分解，容易保存，有效期长。该底泥磷释放抑制剂用于污染地表水、底泥及地下水的生物修复时，可极大减缓金属过氧化物与水的反应速率，提高金属过氧化物的使用效率和使用周期，长期稳定有效地增加水体的含氧量，从而长期有效的抑制底泥污染物的释放和净化水体。
技术实现思路
底泥磷释放抑制剂制备方法于40 70°C水浴下将硬脂酸和聚乙二醇4000溶于无水乙醇或四氯化碳等有机溶剂中，投加一定量的金属过氧化物和一定比例的增重材料， 充分搅拌后转移至球形、条状或片剂状模具中成型干燥，得到球形、条状或片剂形状的底泥磷释放抑制剂，并回收有机溶剂。组成和质量百分比含量金属过氧化物50 % 80 %，硬脂酸1 % 10 %，聚乙二醇4000 10%，40-200目增重材料15% 30%，金属过氧化物有机溶剂=0. 5 3g/mL。其中所述的金属过氧化物包括过氧化钙和过氧化镁中的任意一种或两者的混合物。其中所述的有机溶剂是包括无水乙醇、四氯化碳在内的一般常用有机溶剂中的一种。其中所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在内的一般常用增重材料的一种或其混合物。本专利技术还进一步涉及本专利技术的底泥磷释放抑制剂在抑制底泥内源性磷释放方面的应用。具体操作可按下述方法进行通过人工播撒、船只等工具将本专利技术的底泥磷释放抑制剂投加到所需处理的水体，依靠重力作用沉降到底泥表面。具体实施例方式下面用实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术并不受其限制。实施例1于50°C水浴下将Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于50mL四氯化碳中，投加40g 过氧化钙和15g 80-120目石英砂，充分搅拌混勻后转移至片剂状模具中成型干燥，回收四氯化碳，得到片剂形状的底泥磷释放抑制剂。投加4. 275g该片剂状底泥磷释放抑制剂至每升水时(CM)2有效含量为3g/L)，其平均释氧速率为9mg/ (L · d)，理论释氧周期T为74天。实施例2于50°C水浴下将Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于50mL无水乙醇中，投加40g 过氧化镁和15g 80-120目石英砂，充分搅拌混勻后转移至球形模具中成型干燥，回收无水乙醇，得到球形的底泥磷释放抑制剂。投加4. 275g该球型底泥磷释放抑制剂至每升水时 (MgO2有效含量为3g/L)，其平均释氧速率为12mg/(L · d)，理论释氧周期T为71. 5天。实施例3于60°C水浴下将Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于6mL四氯化碳中，投加5g过氧化钙和3g 80-120目石英砂，充分搅拌混勻后转移至片剂状模具中成型干燥，回收四氯4化碳，得到片剂形状的底泥磷释放抑制剂。投加6g该片剂状底泥磷释放抑制剂至每升水时 (CaO2有效含量为3g/L)，其平均释氧速率为1. 5mg/ (L · d)，理论释氧周期T为444天。实施例4于50°C水浴下将0. 975g硬脂酸和0. 625g聚乙二醇4000溶于50mL四氯化碳中， 投加50g过氧化钙和Ilg 80-120目石英砂，充分搅拌混勻后转移至片剂状模具中成型干燥，回收四氯化碳，得到片剂形状的底泥磷释放抑制剂。投加3. 756g该片剂状底泥磷释放抑制剂至每升水时(CaO2有效含量为3g/L)，其平均释氧速率为18mg/(L · d)，理论释氧周期T为37天。效果实施例1本专利技术对华东理工大学青春河的底泥和水体进行了实验。验证本专利技术的底泥磷释放抑制剂的释氧性能及抑制底泥磷的释放的效果。通过船只将本专利技术实施例一的底泥磷释放抑制剂均勻撒到青春河水面(lkg/m2)，使其自由沉降到底泥表面，分析水体泥水界面pH、DO、磷酸盐变化。结果表明，投加本专利技术的底泥磷释放抑制剂后，溶解氧含量35天内始终在5 7mg/L范围内，平均为6mg/L，能长期稳定均勻的释放氧气，有效抑制底泥磷酸盐向上覆水体的释放，满足微生物的好氧需求。上覆水磷酸盐含量由0. 6mg/L降低到0. :3mg/L，不仅抑制了底泥中磷酸盐向水体中释放，同时降低了水体中的磷酸盐浓度，去除率达到了 50%。效果实施例2本专利技术对淀浦河的底泥和水体进行了实验。验证本专利技术的底泥磷释放抑制剂的释氧性能及抑制底泥磷的释放的效果。通过船只将本专利技术实施例一的底泥磷释放抑制剂均勻撒到水面(0. 5kg/m2)，自由沉降到底泥表面，分析水体泥水界面pH、DO、磷酸盐变化。结果表明，投加本专利技术的底泥磷释放抑制剂后，泥水界面溶解氧含量35天内始终在4 5mg/L范围内，能长期稳定均勻的释放氧气，有效抑制底泥磷酸盐向上覆水体的释放，满足微生物的好氧需求。上覆水磷酸盐含量由0. 6mg/L降低到0. 5mg/L，不仅抑制了底泥中磷酸盐向水体中释放，同时降低了水体中的磷酸盐浓度，去除率达到了 16%以上。权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周彦波，王英秀，赵胤，鲁萍，赵庆，鲁军，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：