[发明专利]用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染地下水联合修复技术领域，更具体地说，涉及一种用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料及其制备方法。

背景技术

在水资源短缺和河流污染日益严重的情况下，人类面临着另一个水危机——地下水污染。地下水污染已成为全球突出的水资源环境问题之一，具有难于发现、难于直接探测和难于治理的特点。目前，地下水广受无机物质、有机物质和重金属的污染，且污染面积不断扩大，污染程度与日俱增。中国科学院环境化学研究所对京津唐地区地下水有机污染的初步研究表明，该地区地下水中有机物种类达133种，我国地下水的单环芳烃、卤代烃、有机氯农药污染都十分严重，地下水有机污染是全球性问题，许多有机污染物对人体健康有三致作用，即致癌作用、致畸作用和致突变作用。此外，地下水中重金属和无机物含量也普遍存在超标现象，地下水重金属和无机物污染已成为人们日益关注的环境问题，地下水危机愈渐严重，受污染的地下水正侵蚀着人类的健康，氟牙症、氟骨症、大骨节病、克山病等都是人们饮用受污染的地下水造成的地方病，修复受污染的地下水迫在眉睫。

目前，国内外常用的地下水修复方法根据其工作原理可分为四大类，即物理法修复技术、化学法修复技术、生物法修复技术和联合修复技术。物理法修复技术主要包括水动力控制法、流线控制法等；化学法修复技术主要包括有机粘土法和电化学动力修复技术；生物法修复技术主要是原位生物修复技术；联合修复技术主要是用物理、化学、生物法中的两种或多种原理结合起来的修复方法。但是，物理法修复技术只是将污染物进行迁移，并不能彻底去除目标污染物；化学法修复技术容易产生副产物，造成二次污染，对后处理要求较高；生物法修复技术中污染物的毒性有时会抑制微生物的活性，营养物的投加也会使微生物过度生长造成堵塞；联合修复技术是目前最受欢迎的修复技术。

多数生物修复技术都是利用秸秆废物作为碳源修复污染地下水，但常规方法都是将碳源直接投加到地下水环境中，存在着易堵塞、易产生二次污染、碳源释放量不易控制等缺点。在生物化学联合修复污染地下水方面也有用碳源加铁粉共同修复的，但由于铁粉是随碳源一起散着投入地下水环境中，很容易造成堵塞问题。

中国专利号ZL201110423562.3，授权公告日为2013年7月31日，发明创造名称为：用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料及其制备方法，该申请案涉及一种用于污染地下水生物修复的碳源缓释材料及其制备方法，包括内核、包覆所述内核的外壳；所述内核组成材料为占内核质量百分比为40～86%的释碳原料、1～25%的营养原料、5～45%的塑性粘结原料、5～20%的高渗透性原料，余量为水；所述外壳组成材料为占外壳质量百分比为10～40%的释碳原料、1～10%的营养原料、20～80%的塑性粘结原料、0～40%的高渗透性原料，余量为水；该申请案的缓释碳源材料具有一定的机械强度和均匀球度的要求，克服了常规碳源补充方法中碳流失快等缺点。但该申请案仅仅添加了碳源通过生物反应来去除污染物，单纯的生物反应过程中很容易使菌种疯长造成堵塞问题，且地下水环境中氧化还原条件容易被改变，在去除目标污染物的效果和速率方面仍有待进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有污染地下水修复方法易造成二次污染、堵塞、碳源不易控制等不足，提供了一种用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料及其制备方法；本发明适用于受有机和无机污染物以及重金属污染的地下水修复，采用既环保又容易被微生物利用的碳源材料和能够使地下水环境保持一定厌氧环境的还原铁粉以及各种无机粘结原料复合配方，均匀球形造粒，内核、填充材料层和外壳三重控释，具有能够缓慢释放碳源和还原铁、环保无污染、水阻系数小、少绕流等优点，能更高效、快速的去除目标污染物。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料，包括内核、材料填充层和外壳；所述内核的组成材料为木块，所述材料填充层由如下质量百分比的组分组成：释碳原料20%～50%，塑性粘结原料25%～42.8%，还原铁粉3.3%～8%，余量为天然粘合剂；所述的外壳由如下质量百分比的组分组成：塑性粘结原料26.6%～60%，高渗透性原料12%～40%，余量为天然粘合剂。

更进一步地，复合功能材料为圆球形多孔结构，该复合功能材料的外径为0.7～2.0cm。

更进一步地，所述的内核为圆球形多孔木块，该内核的粒径为2～5mm。