[发明专利]一种改性沸石和发酵树皮复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种用于修复六价铬和镉污染的地下水和土壤的改性沸石和发酵树皮复合材料，以及其制备方法和应用，属于环境保护领域。

背景技术

我国的重金属污染非常严重。六价铬和镉是土壤和地下水中最常见的重金属污染物之一。制革、冶金、化学工业是六价铬污染的主要来源。六价铬化合物在体内具有致癌作用，还会引起诸多的其他健康问题。摄入过量的六价铬会导致肾脏和肝脏的损伤、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。镉的污染源主要有工业、农业和生活三方面。工业污染源如铅锌矿开采选和冶炼过程中的废水废渣。农业污染源主要来自某些农药、化肥中含有的镉。生活污染源主要来自人们废弃的电子产品，镉可以通过食物链、饮用水、皮肤接触和呼吸道吸入等多种方式进入人体。镉进入人体后，会通过血液到达全身各处，并选择性地蓄积在肾、肝等器官中。进入人体的镉，有1/3蓄积在肾脏，所以最早可能出现的是肾功能障碍症状，包括糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等。但受镉影响最严重的是骨骼，因为镉会影响能促进钙吸收的维生素D3的合成，从而影响人体对钙的吸收。正因为镉的危害巨大，所以在世界卫生组织确定的17个优先研究的食品污染物中，镉位列第3。我国隔污染的影响更大，例如，2013年4月广州公布了2013年第一季度餐饮食品抽验结果，发现44.4%的大米及米制品抽检产品镉超标，引起了全社会的广泛关注。

为保护人们的健康，必须对六价铬和镉污染的地下水和土壤进行修复。常见的修复方法包括：原位修复的方法(如利用渗透反应墙修复六价铬污染物)和异位修复的方式(如将重金属污染土壤挖掘，然后采用化学淋洗等方式修复)。在大多污染场地，由于修复成本和技术的限制，原位修复技术被认为是性价比更高的修复技术。

在这些可以被用于原位修复的方法中，渗透反应墙是一种非常具有吸引力的选择之一。这是因为，渗透反应墙原理简单容易操作，并且不会带来环境副作用。在所有渗透反应墙中最引人注目的是选取沸石作为活性材料，无数实验研究表明，沸石能吸附水中的六价铬，并且不会造成环境副作用。另外，一些场地实验研究结果表明以沸石为基础的渗透反应墙在原位修复中能发挥重要的作用，特别是在六价铬浓度较高的水污染区域。通过沸石的表面改性将提升沸石对于受六价铬和镉污染地下水的修复能力。然而，由于技术的限制，迄今为止，对于沸石表面改性的研究依然停留在基础阶段，有待进一步挖掘。

沸石的表面改性并不容易，首先，需要选取适宜的表面改性剂，而众多传统的表面改性剂，并不能有效提高沸石对于六价铬和镉的吸附能力；另外，即使某些表面活性剂，确实能增强沸石对于六价铬和镉的吸附能力，但在水流的持续作用下，表面改性剂也容易脱落而失去效果，因此很难让表面活性剂和沸石有效结合；最后，传统的沸石改性方案，强调的是增强沸石对于六价铬的吸附能力，但在地下水的长期作用下，受沸石表面吸附的六价铬和镉会被重新解析，这使得修复难以达到理想效果。

在上述条件下，沸石的传统的表面改性方法，不容易起到有效修复六价铬和镉污染的效果。加之没有良好的加工成型技术，就很投入到工业应用中，因此利用斜发沸石建立渗透反应墙的地下水修复技术，存在着重大的局限。另外，有的场地六价铬或镉的污染范围大、浓度高。对于这样的场地，即使采用改性沸石提高其吸附能力，仍有可能在运用一段时间后达到吸附饱和而失去处理能力，因此需要采取措施进一步提高其能力。

发明内容

为了克服上述问题，本发明于提供一种改性沸石和发酵树皮的复合材料。

本发明通过以下技术方案实现：

一种改性沸石和发酵树皮的复合材料，包括以下原材料：

改性沸石由以下组分组成：斜发沸石、斜发沸石粉、表面改性剂、还原铁粉以及蒸馏水，上述原材料按重量的比例为145～205：50～450：30～200：10～100：100～1000；优选比例为145～205：50～450：30～200：10～100：100～1000。

改性沸石与发酵树皮按重量的比例为50～200：10～30，优选比例为80～180：18～25。

进一步的，斜发沸石的粒径范围为0.45～1.25mm；发酵树皮颗粒粒径范围为0.05-20mm；

进一步的，表面改性剂选自十六烷基三甲基溴化铵CTAB-Br或十六烷基三甲基氯化铵CTAB-Cl；

更进一步的，表面改性剂CTAB-Br或CTAB-Cl的浓度范围为1～40g/L，最佳的浓度范围为16～20g/L。

本发明的另一个目的在于提供一种改性沸石和发酵树皮复合材料的制备方法，包括以下步骤：