[发明专利]一种铜镉污染河道水体及底泥的磁性微球修复方法

权利要求书

1.一种铜镉污染河道水体及底泥的磁性微球修复方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)制备铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球：

①将壳聚糖溶于体积分数为2-4％的稀醋酸溶液中，得到壳聚糖浓度为10-20mg/L的壳聚糖溶液；

②将步骤①得到的壳聚糖按铁酸锰与壳聚糖质量比为0.2-0.6:1加入铁酸锰，放入超声清洗仪中，35-45℃下80-120W超声处理10-20分钟，使铁酸锰在溶液中分散均匀，得到铁酸锰溶液；

③将步骤②得到的铁酸锰溶液滴加到质量浓度为1-3％的NaOH溶液中，铁酸锰溶液与NaOH溶液体积比为0.2-0.3:1，然后加入质量分数为20-30％的戊二醛溶液，NaOH溶液与戊二醛溶液的体积比为1:0.02-0.03，静置10-14小时；

④用磁铁分离步骤③中的产物，用无水乙醇清洗后，再用去离子水冲洗至中性，60℃烘箱中干燥11-13小时，得到铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球；

(2)利用铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球修复铜镉污染河道：

①对河道污染水体的吸附处理：

对于铜镉污染的河道水体，将铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球装入1000-1500目尼龙网袋中，将尼龙网袋在污染河道水体中移动，吸附水体中的铜镉离子；

②对河道污染底泥的修复处理：

a.污染底泥原位处理：

当铜或镉重金属污染底泥的厚度小于40cm且泥质松软时，将铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球在封闭环境内完成吸附作业；

b.污染底泥绞吸异位处理：

当污染底泥不适用原位固化处理时，通过绞吸将污染底泥抽到岸边再进行处理；将绞吸上来的含重金属泥水泵入到河岸边的底泥临时固化场地，临时固化场地的底部及四周进行防渗处理，在临时固化场地将疏浚底泥进行筛分处理后，去除2-5mm以上的砂石杂物，剩余泥水则排入装填有磁性复合微球的吸附反应池，在吸附反应池内进行吸附处理；

c.污染底泥异位固化处理：

将吸附反应池排出的泥水在临时干化场地干化至含水率为20-30％，向干化的底泥中按5-20％的重量比例添加铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球，并搅拌充分混合，固化后进行污泥干化处理；

(3)吸附饱和的铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球再生处理；

所述将铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球在封闭环境内完成吸附作业，是将铁酸锰/壳聚糖磁性复合微球置于重金属吸附反应器中，所述重金属吸附反应器，包括筒体，筒体底部敞开，上部设置盖板，盖板上设置有电磁排气阀，筒体侧壁具有内层和外层，内层和外层之间设有电磁铁，各电磁铁指向筒体外侧的磁性相同；筒体内部设置搅拌器；

将磁性复合微球置于筒体内，筒体侧壁内的电磁铁通电加磁，使磁性复合微球吸附在筒体的内壁上，且电磁排气阀通电加磁打开，将筒体放入水体，直至落入底泥中；然后，电磁铁和电磁排气阀断电消磁，电磁排气阀锁闭，同时开启筒体内的搅拌装置，底泥在搅拌器的搅动作用下悬浮起来，与由筒体内壁脱落下来的磁性复合微球进行充分接触，底泥中铜或镉重金属污染物质则被磁性复合微球吸附，吸附反应在完全封闭的环境进行；当重金属的吸附反应结束时，降低搅拌器的搅拌速度，通电加磁，吸附了重金属的磁性复合微球则被吸附到筒体内壁上，然后完全停止搅拌，静止1-5分钟后，电磁排气阀通电加磁打开，将筒体提升出水面；

所述在吸附反应池内进行吸附处理的过程是：

吸附反应池的侧壁设有电磁铁，各电磁铁指向反应池外侧的磁性相同；吸附反应池内磁性复合微球的装填体积密度为1:4-6，吸附反应池的出口设闸门，闸门前设置二次微粒收集板，二次微粒收集板中设置有出水通道，出水通道内设置二次收集电磁铁，吸附反应池中设置搅拌装置；

作业时，电磁铁断电消磁，排入吸附反应池的泥水在搅拌器的作用下与磁性复合微球完全接触，发生吸附反应，在反应20-40分钟或泥水中重金属达到吸附平衡后，在闸门处放下二次微粒收集板，对二次微粒收集板电磁铁通电加磁，打开闸门，反应后泥水通过二次微粒收集板的出水通道的过程中，尚未被反应池侧壁吸附的磁性微粒被吸附在出水通道的侧壁上，磁性微粒吸附截留完全后的泥水则通过闸门排出；然后断电，去掉各电磁铁的磁性。