一種用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明屬于河流底泥的修復【技術領域】的一種河流底泥污染物鐵基復合吸附劑，由零價鐵基核材料、粘合材料和吸附材料組成，其中粘合材料和吸附材料分別有兩種成分。吸附材料通過粘合材料結合于零價鐵基核表面。將吸附劑投加于污染河流底泥中，機械攪拌混勻，反應后可通過磁力回收裝置進行回收，并進行后續處理，以達到去除河流底泥的目的，屬于河流底泥原位修復技術。本發明具有成本低廉、能回收利用、比重大，能較好的沉入河底吸附多種污染物、使用方便、安全無害等優點。
【專利說明】一種用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于河流底泥的修復【技術領域】，具體涉及一種用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]鐵基材料，包括零價鐵和鐵(氫)氧化物均可對環境中重金屬具有良好的吸附性能，近年來被廣泛用于環境污染物的修復。零價鐵能夠去除水中氯代有機物、硝基芳香族化合物、重金屬、染料以及硝酸鹽等多種有毒有害污染物，被認為是最有應用前景的污染物治理技術之一。零價鐵可以提高廢水的可生化性，并降低對微生物的毒性，其通常通過以下作用去除污染物:(I)零價鐵的直接還原作用；(2)零價鐵的微電解作用；(3)零價鐵的混凝吸附作用；(4)零價鐵的間接氧化作用。
[0003]水鐵礦作為自然界中較為常見的鐵氧化物，已被用作從工業廢水中脫除重金屬離子的吸附劑，該技術成功關鍵在于能否從液相中有效地脫除水鐵礦。水鐵礦是一種紅棕色的球形納米顆粒，具有分布廣、粒徑小、結晶弱等特征，具有極大比表面積和高表面活性，可以通過吸附和共沉淀等作用去除廢水中的污染物質。同時，水鐵礦是一種有效的催化劑，可以高效催化H2O2降解有機污染物和氧化As (III)。
[0004]目前，利用吸附方法去除水中有機污染物時所采用的吸附劑主要為活性炭，活性炭因具有高度發達的孔隙結構、巨大的比表面積、穩定的化學性質和優良的吸附性能，在環境領域中得到了廣泛應用，能有效去除水中的多種有機物，如如酚、苯、氯、農藥、洗滌劑、三鹵甲烷等，對重金屬離子也有吸附能力。粉末活性炭還具有吸附速度快、價格低廉的優點，但其在實際應用中存在分離困難的問題。
[0005]殼聚糖和海藻酸鈉是良好的高分子絮凝劑，已廣泛應用于廢水處理，具有良好的生物相容性、無毒性，對過渡金屬離子有良好的螯合作用。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑及其制備工藝。
[0007]為實現本發明目的，本發明提供一種復合材料吸附劑，包括零價鐵基核材料1、粘合材料成分2、第一吸附材料成分3和第二吸附材料成分4。其中第一吸附材料成分和第二吸附材料成分通過第一粘合材料成分和第二粘合材料成分粘合在零價鐵基核材料表面。
[0008]特別是，零價鐵基核材料為體積小于0.03cm3的工業廢鐵屑或鐵球中的一種或多種。
[0009]特別是，粘合材料為兩種成分，分別為海藻酸鈉和殼聚糖。
[0010]特另是，第一吸附材料成分為直徑范圍小于IOmm的水鐵礦或零價納米鐵中的一種或多種。[0011]特別是，第二吸附材料成分為孔徑范圍小于IOnm的多孔固體顆粒，選自活性炭、活性氧化鋁、合成沸石和吸附樹脂中的一種或多種。
[0012]特別是，用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑的制備工藝為:
[0013](I)選用粒徑大小為10?20目，密度為2.7t / m3的干鑄鐵屑為零價鐵基核載體，用10%的稀鹽酸浸潰處理10分鐘；
[0014](2)按照殼聚糖與海藻酸鈉的質量配比為9:1的比例，在40°C條件下用蒸餾水分別溶解殼聚糖和海藻酸鈉，充分攪拌后用醋酸調節殼聚糖溶液PH值為5?6，后邊攪拌邊加入海藻酸鈉溶液，制得殼聚糖海藻酸鈉共混溶膠粘合劑；
[0015](3)按質量為海藻酸鈉10倍的商品活性炭在丙酮中浸潰3h后，置于烘箱中120°C條件下烘干，再用1:1硝酸在100°c下對活性炭進行氧化處理，然后用超聲震蕩清洗活性炭至中性，再置于烘箱中120°c下干燥4小時，最后將活性炭置于管式爐中300°C在空氣流下煅燒Ih ；
[0016](4)將步驟⑴中所得的零價鐵基核載體浸入過量的步驟(2)得到的粘合劑中，用真空抽濾去除多余粘合劑,隨后震蕩分粒；
[0017](5)進行步驟⑷中震蕩分粒的同時，將質量等同于步驟⑶中活性炭的水鐵礦粉末與步驟(3)得到的活性炭混合均勻，然后均勻噴灑于步驟(4)得到的覆有粘合劑層的零價鐵基核載體；
[0018](6)將步驟(5)得到的覆有第一吸附材料成分和第二吸附材料成分的零價鐵基核載體烘干，即得多孔復合吸附劑。
[0019]本發明制備的復合吸附劑對污染物的去除機理同時利用了氧化還原作用、微電解作用、混凝吸附作用、分配吸附機理和表面吸附機理。其中，零價鐵基核材料通常為零價鐵材料，第一吸附材料成分通常為鐵(氫)氧化物材料，主要通過氧化還原作用、微電解作用、混凝吸附作用去除水中氯代有機物、硝基芳香族化合物、重金屬、染料以及硝酸鹽。第二吸附材料成分作為去除水中存在的其他有機物的吸附材料，通常為多孔表面吸附材料，適用于通過分配吸附機理和表面吸附機理吸附溶解態有機物。
[0020]本發明具有以下優點:
[0021](I)本發明比重較大，能直接投加入河流對底泥污染物進行去除；
[0022](2)本發明具有鐵質核心，能通過磁力回收；
[0023](3)本發明所采用的都是環境友好型材料，不會對環境產生不良影響；
[0024](4)本發明可通過多種機理吸附污染物，吸附效果良好。
[0025](5)本發明成本低廉，且能回收利用；
[0026](6)本發明為河流底泥原位修復技術，能最大限度保持河流原有生態情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為復合吸附劑模型圖。圖1中I為零價鐵基核，2為粘合材料成分，3為第一吸附材料成分，4為第二吸附材料成分。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實例進一步說明本發明。[0029]該復合吸附劑采用浸潰法制備，其零價鐵基核載體為裝備制造廠生產中產生的廢料干鑄鐵屑，大小為10?20目，密度為2.7t / m3。零價鐵基核與吸附材料通過粘合材料結合，為提高零價鐵基核和粘合材料結合的緊密度，零價鐵基核預先用10%的稀鹽酸浸潰處理10分鐘。粘合材料采用殼聚糖和海藻酸鈉，總質量為復合吸附劑的7 %，在酸性條件下，殼聚糖、海藻酸鈉按9:1的比例混合，攪拌，可以膨脹形成黏稠狀粘合材料，具有良好的韌性。在浸潰粘合材料后將第一吸附材料成分和第二吸附材料的混合粉術噴于零價鐵基核載體上。第一吸附材料成分和第二吸附材料成分分別采用水鐵礦和活性炭粉末，二者體積比為1:1，總質量為復合吸附劑的35%。為提高活性炭的吸附效能，先對其進行改性處理，具體方法為:將商品活性炭在丙酮中浸潰3h后，置于烘箱中120°C條件下烘干，再用1:1硝酸在100°c下對活性炭進行氧化處理，然后用超聲震蕩清洗活性炭至中性，再置于烘箱中120°C下干燥4小時，最后將活性炭置于管式爐中300°C在空氣流下煅燒lh，自然冷卻至室溫即成。
[0030]吸附劑可直接投加于污染河流中，投加量為Im3 / 60m2，待吸附劑沉入河底后通過機械攪拌使其與河流底泥混勻，反應3-5天后，采用磁力回收裝置進行回收后進行后續處理。
【權利要求】
1.一種用于去除河流底泥污染物的多孔復合吸附劑制備工藝，其特征在于，該制備工藝的步驟如下: (1)選用粒徑大小為10?20目，密度為2.7t / m3的干鑄鐵屑為零價鐵基核載體，用10%的稀鹽酸浸潰處理10分鐘； (2)按照殼聚糖與海藻酸鈉的質量配比為9:1的比例，在40°C條件下用蒸餾水分別溶解殼聚糖和海藻酸鈉，充分攪拌后用醋酸調節殼聚糖溶液PH值為5?6，后邊攪拌邊加入海藻酸鈉溶液，制得殼聚糖海藻酸鈉共混溶膠粘合劑； (3)按質量為海藻酸鈉10倍的商品活性炭在丙酮中浸潰3h后，置于烘箱中120°C條件下烘干，再用1:1硝酸在100°C下對活性炭進行氧化處理，然后用超聲震蕩清洗活性炭至中性，再置于烘箱中120°C下干燥4小時，最后將活性炭置于管式爐中300°C在空氣流下煅燒Ih; (4)將步驟(I)中所得的零價鐵基核載體浸入過量的步驟(2)得到的粘合劑中，用真空抽濾去除多余粘合劑，隨后震蕩分粒； (5)進行步驟(4)中震蕩分粒的同時，將質量等同于步驟(3)中活性炭的水鐵礦粉末與步驟(3)得到的活性炭混合均勻，然后均勻噴灑于步驟(4)得到的覆有粘合劑層的零價鐵基核載體； (6)將步驟(5)得到的覆有第一吸附材料成分和第二吸附材料成分的零價鐵基核載體烘干，即得多孔復合吸附劑。
2.一種多孔復合吸附劑，其特征在于該吸附劑包括基核、吸附第一物質分子的第一吸附材料成分、吸附第二物質分子的第二吸附材料成分和粘合材料成分，其中第一物質分子主要為氯代有機物、硝基芳香族化合物、重金屬、染料以及硝酸鹽等物質，第二物質分子為水質其他部分有機物，第一吸附材料成分和第二吸附材料成分等比例混合覆于基核外部。
3.按照權利要求2所述的基核，其特征是:所述基核為鐵質材質，為球形、片狀或柱形中的一種，其體積范圍為0.01?0.03cm3。
4.按照權利要求2所述的第一吸附材料成分，其特征在于，其成分為水鐵礦或零價納米鐵中的一種或多種，特別是直徑小于IOnm的粉末狀水鐵礦或零價納米鐵。
5.按照權利要求2所述的第二吸附材料成分，其特征在于，其成分為活性炭、活性氧化鋁、合成沸石和吸附樹脂中的一種或多種，特別是直徑小于IOnm的粉末狀活性炭、活性氧化鋁、合成沸石或吸附樹脂。
6.按照權利要求2所述的粘合材料成分，其特征在于，該粘合材料成分由殼聚糖與海藻酸鈉酸性條件下混合共溶而得。
【文檔編號】B01J20/08GK103464102SQ201310432988
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】丁愛中, 謝恩, 豆俊峰, 程莉蓉, 鄭蕾, 楊進 申請人:北京師范大學