專利名稱：一種利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法
技術領域：
本發明涉及污染環境修復技術領域，具體是一種禾,零價鐵修復六價鉻污染 底泥的方法。
技術背景底泥是河流的重要組成部分，是河流水生生態系統中物質交換和能流循環的 重要中樞之一，是眾多底棲生物的生存場所，對生態系統的穩定性有著至關重要 的作用。當水體污染發生時，污染物在水體和底泥之間不斷吸附解吸，達到一種動態平衡，然而一旦環境^#，如溫度、流量、pH值等發生變化，污染物分配的動態 平衡即被打破，底泥中的污染物就會從底泥中釋放出來，影響上覆水體的水質， 進而影響到水生生物乃至人類的健康。在河流7jC體污染源得到控制以后，底泥則 成為7乂體污染的主要來源，因此底泥污染的修復絕不能被忽視。在底泥污染中，重金屬是一大類嚴重的污染物。鉻作為一種重金屬，在工業 上用途廣泛，鉻及其化合物是冶金、電鍍、制革、玻璃、陶瓷、制藥、航空、顏 料等行業常用的基本原料。在這些工業生產中，大量的廢水、廢氣、廢渣排放導 致水體遭受重金屬鉻的嚴重污染。自然界中鉻的化合物常以六價鉻和三價鉻的形式存在，而六價鉻遠較三價鉻 毒性高、具有致癌、致畸、致突變作用，被美國環保局(U.S. Environmental Protection Agency)認定為優先污染物。世界各國都對六價鉻污染極為重視，并制訂了相關 標準，世界衛生組織《飲用水水質標準》和我國《飲用凈水水質標準》都規定六 價鉻濃度上限為0.05mg/L。目前，修復六價鉻污染的技術主要有化學固定、化學還原、化學清洗、生 物修復、電化學修復等。由于人們X寸六價鉻污染的認識時間不長，除鉻技術尚不 完善，現有的這些修復方法都存在投資大、成本高等不足。零價鐵修復技術是國 際上近年來新興的污染修復技術之一，由于其反應產物不會產生令人擔憂的后續 污染問題，而且零價鐵成本低廉、來源廣泛，為底泥水體中六價鉻污染的修復提供了 一種具有巨大潛力的新途徑。 發明內容本發明的目的在于克服現有六價鉻污染底泥污染修復技術投資大、效率低等 不足，提供了一種高效的、成本低的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法。 本發明的技術方案是一種禾擁零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，在六價鉻污染底泥中添加零價鐵。所述的禾,零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，零價鐵可采用市售還原鐵粉或者機械加工廠的鐵屑、細鐵絲、鐵粉等；其中，還原鐵粉、鐵粉過200-300目 篩，鐵屑過l-2mm篩，細鐵絲直徑0.5-lmm、長度l-1000cm。如果零價鐵表面 粘有較多油污，可先用有機溶劑洗滌，如正己烷、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮、 甲醇或乙醇等。所述的禾傭零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，零價鐵的添加量占底泥干重 的比例為0.01%-2%， fte范圍為0.02%-1.0%。所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，如果是異位修復六價鉻污染 底泥，添加零價鐵后需將底泥和零價鐵混合均勻，并驅除反應裝置中的殘余氧氣， 例如通入氮氣驅氧；如果是原位修復六價鉻污染底泥，不必混合均勻，只需零價 鐵自然沉積到底泥表面即可減輕六價鉻污染。所述的禾胸零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，底泥中六價鉻濃度范圍為 3-500 mg'kg'1。所述的禾偶零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，添加零價鐵之后，避光培養 或者在恒溫搖床上避光培養，培蕭鵬5。C-37。C。 本發明中，鐵與六價鉻之間的主要反應式如下 Cr2。72- +2Fe0 +14tf —2Cr3+ +2Fe3+ +7H20; Cr3++30H" —Cr(OH)3 I ;xCr3++(l-x)Fe3++3H20 —[CrxFe"OH)31+3的0<乂<1)。本發明方法是利用零價鐵在底泥厭氧還原環境下形成的一些特殊效應，通過一系列復雜的化學、生物反應，使底泥中的六價鉻得以去除。主要優點有1、 工藝簡單。本發明整個工藝只需要向底泥中添加一定量的零價鐵，無需其 他復雜裝置。2、 安全無污染。本發明整個工藝只需要還原鐵粉，或者鐵屑廢料、細鐵絲、鐵粉等狀態的零價鐵，無需添加其他有毒有害化學品，并且處理完成后也不會產 生廢煙廢氣等次生污染物。3、 能耗低。本發明處理過程均在常溫常壓下進行，無加熱制冷加壓等能源消耗。4、 iUit適應性好。常規生物化學修復方法不耐低溫，而本發明在5"低溫條 件下也具有較好的修復效果。5、 投資省。零價鐵形態多樣，還原鐵粉、鐵屑廢料、細鐵絲、鐵粉等均可利 用，尤其是機械加工產生的鐵屑鐵絲等廢料廉價易得。6、 本發明可以高效地去除底泥中的六價鉻，以消除六價鉻對環境的污染，非 常適用于六價鉻污染底泥的修復。具體實 式使用本發明所述的方法對遼河流域渾河沈陽段、盤錦段、鐵嶺段3個取樣點 的底泥樣品進行污染修復。六價鉻的測定方法采用二苯碳酰二肼分光光度法，參 照GBA7467-1987國家標準。選用遼河流域渾河盤錦段底泥樣品。還原鐵粉過200目篩，用0.5 mol'L"鹽 酸洗去表面油污,氮氣保護下烘干備用。向總體積為100ml的瓶中加入10 g底泥、 90ml蒸餾7jC，其中六價鉻濃度為30111&1^-1。向每瓶中添加占底泥干重0.2%的還 原鐵粉0.02g，充分混勻。每瓶均充入純度為99.99%的高純氮氣100ml以驅除殘 余氧氣，以保i疏泥的厭氧環境，橡膠塞密封瓶口，在25°。恒溫搖床120^11111-1 避光培養，^it底泥中六價鉻的去除。六價鉻的去除效果48小時后，六價鉻的 去除率達99.7%±4.8%，較未添加還原鐵粉的對照處理高80.1%。實施例2與實施例1不同之處在于選用遼河流域渾河沈陽段底泥樣品。還原鐵粉過200目篩，用0.5 mol'L"鹽 酸洗去表面油污，氮氣保護下烘干備用。向總體積為100ml的瓶中加入10g底泥、 90ml蒸餾水，其中六價鉻濃度為150mg'kg"。向每瓶中添加占底泥干重2%的還 原鐵粉0.2§，充分混勻。每瓶均充入高純氮氣10min以驅除殘余氧氣，以保證底 泥的厭氧環境，橡膠塞密封瓶口，在25。C恒溫搖床120r'min"避光培養，艦底 泥中六價鉻的去除。48小時后，六價鉻的去除率達89.4%±4.3%，較未添加還原 鐵粉的對照處理高69.6%。實施例3與實施例1不同之處在于選用遼河流域渾河盤錦段底泥樣品。取中國科學院金屬研究所機械加工廠的鐵屑廢料，過2mm篩，先用有抓豁l」正己烷洗滌，待正己烷揮發完畢后用]molO;1 鹽酸洗滌，蒸餾水洗去殘余鹽酸，重復洗滌兩遍以徹底去除表面油污。向總體積 為100ml的瓶中加入10 g底泥、90 ml蒸餾水，其中六價鉻污染的濃度為500 mg-kg—、向每瓶中添加占底泥干重1%的鐵屑O.lg，充分混勻。每瓶均充入高純 氮氣10 min以驅除殘余氧氣，以保證底泥的厭氧環境，橡膠塞密封瓶口，在25 "C恒溫搖床120r'mi^避光培養，促進底泥中六價鉻的去除。48小時后，六價鉻 的去除率達85.8%±7.3%，較未添加鐵屑的對照處理高65.9%。 實施例4與實施例1不同之處在于選用遼河流域渾河沈陽段底泥樣品。還原鐵粉過200目篩，用0.5moH^鹽 酸洗去表面油污，氮氣保護下烘干備用。向總體積為100ml的瓶中加入10 g底泥、 90ml蒸餾水，其中六價鉻濃度為150mg'kg'1。向每瓶中添加占底泥干重2%的還 原鐵粉(X2g，充分混勻。每瓶均充入高純氮氣10min以驅除殘皿氣，以保證底 泥的厭氧環境，橡膠塞密封瓶口，在5。C低溫條件下避光培養，促進底泥中六價 鉻的去除。24小時后，零價^(寸底泥中六價鉻的去除率達72.2%±6.9%，較未添 加鐵屑的X寸照處理高57，/。。因此，本發明在低溫條件下也具有較好的修復效果。實施例5與實施例1不同之處在于選用遼河流域渾河鐵嶺段底泥樣品。還原鐵粉過300目篩，用0.5 moH^鹽 酸洗去表面油污，氮氣保護下烘干備用。向總體積為100ml的瓶中加入10g底泥、 90ml蒸餾水，其中六價鉻濃度為30mg'kg—1。向每瓶中添加占底泥干重0.1%的還 原鐵粉O.Olg。每瓶均充入高純氮氣10 min以驅除殘錄氣，以保證底泥的厭氧 環境，橡膠塞密封瓶口，在2(TC恒溫條件下避光培養，促進底泥中六價鉻的去除。 48小時后，六價鉻的去除率達86.2%± 13.6%，較未添加鐵屑的對照處理高66.3%。實施例結果表明，本發明禾U用零價鐵具有的化學還原、吸附共沉淀^^性， 去除污染底泥中的六價鉻。通過向底泥中添加一定量的零價鐵，如還原鐵粉、鐵 屑等，使底泥中的六價鉻還原為三價鉻，在底泥近中性pH值條件下形成氫氧化 鉻沉淀而解除六價鉻的毒性。
權利要求
1. 一種利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在于在六價鉻污染底泥中添加零價鐵。
2、 根據權利要求1所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于零價鐵是還原鐵粉，或者是機械加工廠的鐵屑、細鐵絲、鐵粉。
3、 根據權利要求1所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于零價鐵的添加量占底泥干重的比例為0.01%-2%。
4、 根據權利要求1所述的禾,零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于異位修復六價鉻污染底泥時，添加零價鐵后需將底泥和零價鐵混合均勻，并 驅除反應裝置中的殘余氧氣。
5、 根據權利要求1所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于原位修復六價鉻污染底泥時，不必混合均勻，只需零價鐵自然沉積到底泥表 面即可。
6、 根據權利要求1所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于底泥中六價鉻濃度范圍為3-500 mg'kg—1。
7、 根據權利要求1所述的利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法，其特征在 于添加零價鐵之后，避光培養或者在恒溫搖床上避光培養，培賴顯度5。C-37。C。
全文摘要
本發明涉及污染環境修復技術領域，具體是一種利用零價鐵修復六價鉻污染底泥的方法。本發明利用零價鐵具有的化學還原、吸附共沉淀等特性，去除污染底泥中的六價鉻。通過向底泥中添加一定量的零價鐵，如還原鐵粉、鐵屑等，使底泥中的六價鉻還原為三價鉻，在底泥近中性pH值條件下形成氫氧化鉻沉淀而解除六價鉻的毒性。本發明可以高效地去除底泥中的六價鉻，消除六價鉻對環境的污染。該工藝簡單、能耗低、投資省，適用于六價鉻污染底泥的修復。
文檔編號C02F101/22GK101265005SQ20081001118
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者史榮久, 穎 張, 慧 徐, 慧 李, 楊偉超, 王元芬, 王新新, 陳冠雄, 韓斯琴 申請人:中國科學院沈陽應用生態研究所