[发明专利]一种果胶稳定化纳米零价铁修复地下水工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种果胶稳定化纳米零价铁修复地下水技术，属于环境污染治理领域的地下水修复技术。

背景技术

人类活动产生的污染物渗入地下，使地下水水质恶化。近年来我国地下水污染形势严峻，全国有90％的地下水都遭受了不同程度的污染，其中60％污染严重。

目前较典型的地下水污染修复技术有十多种，主要分为四大类，即：物理法、化学法、生物法、联合修复法。按修复方式可分为异位修复和原位修复技术。其中，原位修复技术是指在基本不破坏土体和地下水自然环境条件下，对受污染对象不作搬运或运输，而在原地进行修复的方法。纳米零价铁(nZVI)原位还原修复技术属于原位化学还原法的范畴，具有设备简单、实施成本低、适用的污染物范围广、修复速度快、效率高、适用深度大等优点。但是，普通的纳米铁粉性质活跃，易于发生氧化或聚集成团，要想破坏纳米铁微粒的团聚，就需要在其制备阶段、保存阶段、使用阶段的每一步都使粒子稳定而避免团聚。近年来提高纳米铁粒子稳定性的方法一般是采用CMC(羧甲基纤维素钠)实现纳米铁的稳定化，但是存在CMC投加量大、流动性差、受悬浮液酸碱性影响大等缺点。

发明内容

本发明主要针对单纯投加CMC作为分散剂时存在投加量大、流动性差、受悬浮液酸碱性影响大等问题，提供一种果胶稳定化纳米零价铁修复地下水工艺。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

本发明果胶稳定化纳米零价铁修复地下水工艺，包括以下步骤：

(1)按照质量比为1.5～1.0：0.5～1.0的比例取果胶粉和羧甲基纤维素钠混合均匀，制成混合稳定剂；

(2)将混合稳定剂置于蒸馏水中，在隔绝氧气条件下加热使其溶解完全，再向溶解后的稳定剂溶液中通入高纯氮气，高纯氮气流速为50～80mL/min，时间为20～30min，将预先配置好的浓度为0.01～0.02mol/L的FeSO₄·7H₂O溶液加入正在通入高纯氮气的稳定剂溶液中，在氮气保护下恒温搅拌20～30min，在搅拌过程中将浓度为0.03～0.05mol/L的NaBH₄溶液逐滴匀速滴入稳定剂溶液中，继续匀速恒温震荡20～30min，制得稳定化纳米零价铁悬浮液，所制得的稳定化纳米零价铁悬浮液所含的Fe的浓度为0.10～0.30g/L，其中FeSO₄·7H₂O溶液和NaBH₄溶液的加入量根据待修复的地下水中重金属含量计算得知；

(3)取步骤(2)制得的稳定化纳米零价铁悬浮液，调节稳定化纳米零价铁悬浮液的pH值为6.0～7.0，温度为20～25℃，在需治理的地下水流经路线的上游侧选定投加断面，在断面位置每间隔4～5m，钻挖直径50～100mm的投加井，投加井的深度以达到需治理的含水层底部，在投加井中预置塑料穿孔花管，花管直径50～100mm，穿孔直径5mm，孔间距10mm，用加压泵将稳定化纳米零价铁悬浮液经过进液管注入投加井中，注入流速控制为0.2～0.5mL/min，注入时间为3～7h；

(4)待步骤(3)注入完成后，在投加井内放置载有稳定化纳米零价铁的填料柱，该载有稳定化纳米零价铁的填料柱长期固定在投加井内，每个稳定化纳米零价铁的填料柱的影响半径为2.0～3.0m，且更换期限为30～50天。

本发明所述的载有稳定化纳米零价铁的填料柱通过下述方法制成：填料柱内的填料为阿柯蔓生态基，在阿柯蔓生态基填料放置之前，先将阿柯蔓生态基填料在含Fe的浓度为0.30～0.60g/L的稳定化纳米零价铁悬浮液中隔绝空气浸泡5～7h。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)采用果胶与CMC的混合分散剂，提升了纳米零价铁离子在水中的分散度以及持续稳定性，促进了纳米零价铁还原水中Cr(VI)的效果。具体而言，果胶的加入有利于维持水中的酸碱缓冲体系平衡，有利于弥补CMC溶液的不足，可以促进CMC对纳米零价铁分散化效果的发挥。

(2)所采用的纳米零价铁还原剂以及果胶与CMC混合分散剂，制备方法简便，设备简单，利于现场施工。

(3)在还原剂投加井内放置载有稳定化纳米零价铁的填料柱模块，作为巩固污染治理的辅助工艺，通过还原剂的持续缓慢释放，可以实现对地下水中重金属污染物的长久抑制，可以减少由于地下水环境中众多不可预见因素而导致的远期潜在风险。

具体实施方式

实施例1