專利名稱：一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統及方法
技術領域：
本發明屬于重金屬污染環境修復技術領域，特別涉及一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統及方法。
背景技術：
我國是水資源嚴重短缺的國家，然而由于污染嚴重，許多地區地下水水質嚴重惡化，已不能被工業和生活使用，這使我國水資源短缺的形勢更加嚴峻，而其中一個重要的污染問題就是地下水中重金屬污染。重金屬是難以控制的污染物，其潛伏期長、危害呈慢性積累、不易被人們察覺、而且具有不可降解性，一旦進入地下水環境中將產生持久的、一系列的污染，不易被除去。因此，對受重金屬污染的地下水環境修復變得越來越重要，其修復技術的研究已引起國內外學者的廣泛關注。用于地下水污染的修復技術有很多種類型，基本上分為兩類物理化學類型和生物學類型。前者一般夠徹底清除地下水中的污染，但其缺點是嚴重影響地下水所處的生態環境，而且成本很高。比較來說，后者不會破壞生態環境，但是修復過程非常緩慢、效率低，不能滿足快速修復的需要。近年來，已經出現利用表面活性劑去除、分離環境中重金屬的技術。但是，傳統的化學表面活性劑去除重金屬不徹底，容易導致二次污染。相比之下，生物表面活性劑具有環境相容性好、化學結構多樣、成本低廉且易于回收等優點。和傳統化學合成表面活性·劑相比，生物表面活性劑具有以下優點(1)較低的表面張力和界面張力；(2)耐溫性，有些生物表面活性劑在90 °C的高溫下仍能保持其表面活性；(3 )耐鹽性，鹽溶液中不易鹽析；(4)可生物降解性，生物表面活性劑在水體和土壤中容易降解；(5)環境友好性，不對環境產生污染和破壞；(6)可原位合成，因而可以大大降低使用成本；(7)生產工藝簡單，常溫常壓下即可發生反應；(8)生產原料來源廣闊、價廉，可以利用工業廢料和農副產品為原料，生產過程對環境不產生危害。生物表面活性劑環境相容性好，在修復重金屬污染方面優勢明顯，是前景很好的重金屬污染清潔劑。近來已陸續出現了利用表面活性劑來修復重金屬污染的相關研究。表面活性劑對重金屬陽離子具有增溶作用和增流作用，而且表面活性劑的鏈越長，其效應越高。總體上，國內外對于地下水重金屬污染的快速修復技術正處于探索階段，在我國則剛剛起步，取得的研究成果也十分有限，急需符合我國實際情況的適用技術。茶皂素，又名茶皂甙、皂角苷、皂甙，皂素中的一類，是從山茶科植物如茶、山茶、油茶中提出來的一種糖甙化合物，是一種純天然非離子型表面活性劑，它的分子中有親水性的糖體和疏水性的配基團。因此，具有乳化、分散、潤濕、去污、發泡、穩泡等多種表面活性，尤其具有很強的發泡能力，且產生的泡沫穩定，不受水質硬度的影響。余年來，國內外學者對茶皂素的性質、用途、捉職工藝、精制、應用進行大量有益的工作。國內對茶皂素的研究起步較晚，在環保行業中的應用還處于起步階段，近來已陸續出現了利用其修復環境中重金屬污染的相關研究，如茶皂素對污灌土、金屬冶煉廠周圍土等單一土壤中重金屬的修復，但利用其治理水中重金屬污染物的研究尚不多見。因此，研究茶皂素對地下水中重金屬污染修復的影響是非常有意義的。
發明內容
針對現有技術不足，本發明提供了一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統及方法。一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統，其抽水井通過傳輸泵與循環式反應器相連，輸水井與循環式反應器相連；循環式反應器與解絡分離和回收反應器通過兩條管路相連；循環式反應器和解絡分離和回收反應器分別與I個加藥裝置相連；解絡分離和回收反應器與重金屬收集裝置相連。向循環式反應器內加入活性添加劑茶皂素以及所需其它輔助藥劑，將地下水中被重金屬污染的污水抽送至循環式反應器內與茶皂素反應，處理后的水輸送回地下水的含水層中； 循環式反應器不間斷的向解絡分離和回收反應器輸送含有重金屬和茶皂素絡合物的污水；向解絡分離和回收反應器內加入重金屬捕捉劑N-915、NH3-N型重金屬沉淀劑或堿來沉淀重金屬使得茶皂素與重金屬解絡分離，再生的茶皂素送回至循環式反應器內；含有重金屬的污水送至重金屬收集器沉淀后收集。所述所需其它藥劑為EDTA。所述茶皂素為能與重金屬元素進行絡合反應。所述茶阜素的質量分數為87.1 %,分子式為C57H9tlO26,相對分子量1222. 54 ;通過UV2501紫外可見分光光度計中速掃描確定，該茶皂素溶液在192. 00 nm處有最高吸收峰，同時在265. 40 nm處也有一個吸收峰；選用表面張力法,用自動界面張力儀測定茶阜素的臨界膠束濃度為540 mg · L_\此時表面張力為42. 6 mN · πΓ1 ；所述重金屬元素為Cu、Zn、Cd、Pb和Cr中的一種或多種。所述堿為氫氧化鈉和十二硫酸鋁鉀中的一種或多種。本發明的有益效果為1.循環式反應器與解絡分離和回收反應器系統一體化，設備結構緊湊，操作簡
單，可靠性高。2.茶皂素活性添加劑適合去除地下水層中以各種形式存在的(自由相、固相、吸附相等)重金屬。3.出水水質好，重金屬去除率在96%以上，各主要污染指標均達到國家污水綜合排放一級標準。Pump-and-treat抽提修復技術將地下水抽取提升至地上后進行處理,達標后進行回灌。這樣一方面可以防止受污染的地下水向周圍遷移，減少污染擴散；另一方面，抽取出來的地下水可以在地面得到合適的處理凈化，然后再重新注入地下或者排放進入地表水體，從而減少了地下水和土壤的污染程度。4.茶皂素活性添加劑價格低廉，容易獲得，性能穩定，便于保存。該回收再生利用系統使得重金屬在水中不斷被去除的同時茶皂素可循環使用，降低成本，純天然生物活性添加劑不產生二次污染，與國內外同類處理技術相比，在達到相同治理效果的前提下，該技術節省投資約30 % 50 %，維護和管理成本達到同類技術的40 % 75 %，在相同的資源投入情況下，系統篩選最優運行方案，達到最優效果，節省運行費用達20% 35%。
圖1為本發明系統裝置結構示意圖；圖中標號1_抽水井；2_傳輸泵；3_循環式反應器；4_輸水井；5_解絡分離和回收反應器；6_重金屬收集裝置；7_加藥裝置。
具體實施例方式本發明提供了一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統及方法，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統，其特征在于抽水井I通過傳輸泵2與循環式反應器3相連，輸水井4與循環式反應器3相連；循環式反應器3與解絡分離和回收反應器5通過兩條管路相連；循環式反應器3和解絡分離和回收反應器5分別與I個加藥裝置7相連；解絡分離和回收反應器5與重金屬收集裝置6相連。一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理方法，其具體方案如下向循環式反應器3內加入活性添加劑茶皂素以及所需其它藥劑，將地下水中被重金屬污染的污水抽送至循環式反應器3內與茶皂素反應，處理后的水輸送回地下水的含水層中；循環式反應器3不間斷的向解絡分離和回收反應器5輸送含有重金屬和茶皂素絡合物的污水；
向解絡分離和回收反應器5內加入重金屬捕捉劑N-915、NH3_N型重金屬沉淀劑或堿來使得茶皂素與重金屬解絡分離，再生的茶皂素送回至循環式反應器3內；含有重金屬的污水送至重金屬收集器6沉淀后收集。所述所需其它藥劑為EDTA，EDTA作為人工合成的有機螯合劑能在很寬的pH范圍內與大部分重金屬特別是過渡重金屬形成穩定的復合物，不僅能解吸被吸附的金屬，也能溶解不溶性的金屬化合物。所述茶皂素為能與重金屬元素進行絡合反應。所述茶阜素的質量分數為87.1 %,分子式為C57H9tlO26,相對分子量1222. 54 ;通過UV2501紫外可見分光光度計中速掃描確定，該茶皂素溶液在192. 00 nm處有最高吸收峰，同時在265. 40 nm處也有一個吸收峰；選用表面張力法,用自動界面張力儀測定茶阜素的臨界膠束濃度為540 mg · L_\此時表面張力為42. 6 mN · πΓ1，如下表所示表I茶阜素表面張力值測量
權利要求
1.一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統，其特征在于抽水井(I)通過傳輸泵(2)與循環式反應器(3)相連，輸水井(4)與循環式反應器(3)相連；循環式反應器(3)與解絡分離和回收反應器(5)通過兩條管路相連；循環式反應器(3)和解絡分離和回收反應器(5)分別與I個加藥裝置(7)相連；解絡分離和回收反應器(5)與重金屬收集裝置(6)相連。
2.一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理方法，其特征在于，具體方案如下 向循環式反應器內加入活性添加劑茶皂素以及所需其它輔助藥劑，將地下水中被重金屬污染的污水抽送至循環式反應器內與茶皂素反應，處理后的水輸送回地下水的含水層中； 循環式反應器不間斷的向解絡分離和回收反應器輸送含有重金屬和茶皂素絡合物的污水； 向解絡分離和回收反應器內加入重金屬捕捉劑N-915、NH3-N型重金屬沉淀劑或堿來沉淀重金屬使得茶皂素與重金屬解絡分離，再生的茶皂素送回至循環式反應器內； 含有重金屬的污水送至重金屬收集器沉淀后收集。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述所需其它藥劑為EDTA。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述茶皂素為能與重金屬元素進行絡合反應。
5.根據權利要求2或4所述的方法，其特征在干所述茶皂素的質量分數為87.1 %，分子式為C57H9tlO26，相對分子量1222. 54 ;通過UV2501紫外可見分光光度計中速掃描確定，該茶皂素溶液在192. 00 nm處有最高吸收峰，同時在265. 40 nm處也有一個吸收峰；選用表面張カ法，用自動界面張カ儀測定茶皂素的臨界膠束濃度為540 mg じ1，此時表面張カ為42. 6 mN m 1 ;
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述重金屬元素為Cu、Zn、Cd、Pb和Cr中的ー種或多種。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述堿為氫氧化鈉和十二硫酸鋁鉀中的ー種或多種。
全文摘要
本發明屬于重金屬污染環境修復技術領域，特別涉及一種茶皂素活性添加劑異位抽提循環處理系統及方法。本發明抽水井通過傳輸泵與循環式反應器相連，輸水井與循環式反應器相連；循環式反應器與解絡分離和回收反應器通過兩條管路相連；循環式反應器和解絡分離和回收反應器分別與1個加藥裝置相連；解絡分離和回收反應器與重金屬收集裝置相連。本發明將重金屬污水與茶皂素反應，然后通過重金屬捕捉劑N-915、NH3-N型重金屬沉淀劑或堿來使得茶皂素與重金屬解絡分離，含有重金屬的污水送至重金屬收集器沉淀后收集。本發明的方法適合處理受重金屬污染的地下水水質，處理后出水水質好，重金屬去除率在96％以上，各主要污染指標均達到國家污水綜合排放一級標準。
文檔編號C02F103/06GK103043822SQ201210585380
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者何理, 李晶, 盧宏瑋 申請人:華北電力大學