[发明专利]一种用于地下水原位化学修复的缓释型高锰酸钾氧化剂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种受污染地下水的原位治理，尤其是有机污染物原位氧化降解的缓释型氧化剂及其制备方法。

背景技术：

近年来，现代工业社会日益发达的同时，进入土壤中的污染物亦日益增多。而且，土壤和地下水相互作用，相互影响。土壤一旦受到污染，会直接影响农作物，污染物还会对地表水和地下水形成二次污染，并通过饮用水或土壤植物系统，经由食物链进入人体，直接危及人体健康，对社会、经济发展和生态环境有着无法估量的影响。因此，地下水的污染问题受到了越来越多的关注。

污染土壤和地下水修复通常可采用异位修复和原位修复两种操作方式。异位修复需要挖掘土壤，使得工程设施较多、费用较高，且易破坏土壤的结构性质，一般只适用于污染区受污面积较小时或实验室模拟实验中。而原位修复操作简单，对环境的破坏较小。因此，原位修复在目前来说是研究污染土壤和地下水修复的热点问题。针对土壤和地下水污染的现状，人们已经对原位修复开发了多种修复技术，包括生物修复、植物修复和化学修复等。生物修复法中的微生物，在土壤中的迁移性差，易受污染物的毒性效应的抑制，且运行周期缓慢，易对修复环境带来次生污染；植物修复中超积累植物对污染物的吸收和积累极为缓慢，修复往往需要几个生长季节，运行周期较生物修复还要缓慢；与前两者相比较，化学修复具有所需周期短、见效快、成本低和处理效果好等优点。故原位化学修复技术ISCO(in situ chemical oxidation)正在发展成为土壤和地下水污染原位修复的新技术。

ISCO采用的氧化剂包括高锰酸盐(KMnO₄)、Fenton试剂、O₃、二氧化氯^[11]和双氧水等。自从上世纪90年代初，利用KMnO₄对地下水的化学原位修复技术(ISCO)得到了广泛重视。由于其高效、低价，不受离子强度和pH值影响，并且由于产物的生成，可以有自催化氧化有机物的特性。但其也有不足之处，首先，KMnO₄注射至地下后迅速与污染物反应，不宜长期发挥作用，并且过量投加会有毒性及二次污染风险，投量不足又会导致污染物去除效率低；其次，MnO₂沉淀与CO₂气体的生成使多孔介质的渗透性降低；最后，MnO₂沉淀在较高饱和重质非水相流体(DNAPL)周围，使得MnO₄^-扩散到有机污染物的高浓度区的效率降低。因此，近几年国外有研究者将KMnO₄与作为承载体的树脂在圆柱模具中混合，室温下成型，制备得到的缓释型KMnO₄(CRP)可以释放MnO₄^-达数年之久。Lee等在大型沙箱试验中，将以树脂为承载体的缓释型KMnO₄圆柱插入到可渗透反应墙(PRB)中，对流经的地下水进行三氯乙烯(TCE)的去除，经过3层PRB后，初始浓度分别为87μg/L和172μg/L的TCE降解率高达74％和65％，有非常好的应用前景。

综上可以看出，缓释型KMnO₄的制备与应用目前尚处于初始阶段，现有技术采用的承载体价格昂贵，不利于工程应用。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种以石蜡作为廉价承载体的一种用于地下水原位化学修复的缓释型KMnO₄氧化剂。

本发明的另一目的是提供一种用于地下水原位化学修复的缓释型KMnO₄氧化剂的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

将KMnO₄分散至熔融状态的石蜡中，而后于模具中冷却凝固，制成特定形状的缓释型KMnO₄氧化剂，以此来达到缓释型KMnO₄氧化剂缓释的目的。KMnO₄颗粒均匀地包覆于石蜡内部，当缓释型KMnO₄氧化剂与地下水接触时，石蜡内部KMnO₄在一定的速率下向地下水中释放，随后氧化地下水中的有机污染物，释放完成后可将剩余石蜡从地下取出。

缓释型KMnO₄氧化剂，主要成分质量百分比为：

KMnO₄                    0.8-2.2％

石蜡                      97.8-99.2％