專利名稱：一種用于地下水原位化學(xué)修復(fù)的緩釋型高錳酸鉀氧化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種受污染地下水的原位治理，尤其是有機(jī)污染物原位氧化降解的緩釋型氧化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，現(xiàn)代工業(yè)社會日益發(fā)達(dá)的同時，進(jìn)入土壤中的污染物亦日益增多。而且， 土壤和地下水相互作用，相互影響。土壤一旦受到污染，會直接影響農(nóng)作物，污染物還會對地表水和地下水形成二次污染，并通過飲用水或土壤植物系統(tǒng)，經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體，直接危及人體健康，對社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境有著無法估量的影響。因此，地下水的污染問題受到了越來越多的關(guān)注。
污染土壤和地下水修復(fù)通常可采用異位修復(fù)和原位修復(fù)兩種操作方式。異位修復(fù)需要挖掘土壤，使得工程設(shè)施較多、費(fèi)用較高，且易破壞土壤的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，一般只適用于污染區(qū)受污面積較小時或?qū)嶒?yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)中。而原位修復(fù)操作簡單，對環(huán)境的破壞較小。 因此，原位修復(fù)在目前來說是研究污染土壤和地下水修復(fù)的熱點(diǎn)問題。針對土壤和地下水污染的現(xiàn)狀，人們已經(jīng)對原位修復(fù)開發(fā)了多種修復(fù)技術(shù)，包括生物修復(fù)、植物修復(fù)和化學(xué)修復(fù)等。生物修復(fù)法中的微生物，在土壤中的遷移性差，易受污染物的毒性效應(yīng)的抑制，且運(yùn)行周期緩慢，易對修復(fù)環(huán)境帶來次生污染；植物修復(fù)中超積累植物對污染物的吸收和積累極為緩慢，修復(fù)往往需要幾個生長季節(jié)，運(yùn)行周期較生物修復(fù)還要緩慢；與前兩者相比較，化學(xué)修復(fù)具有所需周期短、見效快、成本低和處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。故原位化學(xué)修復(fù)技術(shù) ISCO(in situ chemical oxidation)正在發(fā)展成為土壤和地下水污染原位修復(fù)的新技術(shù)。
ISCO采用的氧化劑包括高錳酸鹽(KMnO4)、！7enton試劑、O3、二氧化氯[11]和雙氧水等。自從上世紀(jì)90年代初，利用KMnO4對地下水的化學(xué)原位修復(fù)技術(shù)(ISCO)得到了廣泛重視。由于其高效、低價，不受離子強(qiáng)度和PH值影響，并且由于產(chǎn)物的生成，可以有自催化氧化有機(jī)物的特性。但其也有不足之處，首先，KMnO4注射至地下后迅速與污染物反應(yīng)，不宜長期發(fā)揮作用，并且過量投加會有毒性及二次污染風(fēng)險(xiǎn)，投量不足又會導(dǎo)致污染物去除效率低；其次，MnO2沉淀與(X)2氣體的生成使多孔介質(zhì)的滲透性降低；最后，MnO2沉淀在較高飽和重質(zhì)非水相流體(DNAPL)周圍，使得MnO4-擴(kuò)散到有機(jī)污染物的高濃度區(qū)的效率降低。 因此，近幾年國外有研究者將KMnO4與作為承載體的樹脂在圓柱模具中混合，室溫下成型， 制備得到的緩釋型KMnO4 (CRP)可以釋放Μη04_達(dá)數(shù)年之久。Lee等在大型沙箱試驗(yàn)中，將以樹脂為承載體的緩釋型KMnO4圓柱插入到可滲透反應(yīng)墻(PRB)中，對流經(jīng)的地下水進(jìn)行三氯乙烯(TCE)的去除，經(jīng)過3層PRB后，初始濃度分別為87 μ g/L和172 μ g/L的TCE降解率高達(dá)74%和65%，有非常好的應(yīng)用前景。
綜上可以看出，緩釋型KMnO4的制備與應(yīng)用目前尚處于初始階段，現(xiàn)有技術(shù)采用的承載體價格昂貴，不利于工程應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以石蠟作為廉價承載體的一種用于地下水原位化學(xué)修復(fù)的緩釋型KMnO4氧化劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于地下水原位化學(xué)修復(fù)的緩釋型KMnO4氧化劑的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
將KMnO4分散至熔融狀態(tài)的石蠟中，而后于模具中冷卻凝固，制成特定形狀的緩釋型KMnO4氧化劑，以此來達(dá)到緩釋型KMnO4氧化劑緩釋的目的。KMnO4顆粒均勻地包覆于石蠟內(nèi)部，當(dāng)緩釋型KMnO4氧化劑與地下水接觸時，石蠟內(nèi)部KMnO4在一定的速率下向地下水中釋放，隨后氧化地下水中的有機(jī)污染物，釋放完成后可將剩余石蠟從地下取出。
緩釋型KMnO4氧化劑，主要成分質(zhì)量百分比為
KMnO40. 8-2. 2%
石蠟97. 8-99. 2%
所述的石蠟為切片石蠟，熔點(diǎn)M-56 ；
緩釋型KMnO4氧化劑的制備方法包括以下順序和步驟
a、采用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10 μ m ；
b、將盛有切片石蠟的容器放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；
C、將破碎完成的KMnO4顆粒以質(zhì)量比為1 20_1 80加入到熔融態(tài)的石蠟中， 同時對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的容器置于70°C的水浴；
d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4. 8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
有益效果本發(fā)明選擇石蠟作為KMnO4的承載體，易于將KMnO4分散于其中，價格低廉，方便回收。緩釋型KMnO4氧化劑既達(dá)到了對受污染的地下水進(jìn)行原位化學(xué)修復(fù)的目的， 同時避免了 KMnO4 —次性投加過量而損失，或投加不足效果差，以及副產(chǎn)物MnO2對地下環(huán)境的影響。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
緩釋型KMnO4氧化劑，主要成分質(zhì)量百分比為
KMnO40. 8-2. 2%
石蠟97. 8-99. 2%
a、采用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10 μ m ；
b、將盛有切片石蠟的容器放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；
C、將破碎完成的KMnO4顆粒以質(zhì)量比為1 20_1 80加入到熔融態(tài)的石蠟中， 同時對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的容器置于70°C的水??；
d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4. 8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
實(shí)施例1
a、采用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10 μ m ；
b、將盛有切片石蠟的容器放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；4
C、將破碎完成的KMnO4顆粒Ig加入到20g熔融態(tài)的石蠟中，同時對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的容器置于70°C的水??；
d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4. 8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
實(shí)施例2
a、采用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10 μ m ；
b、將盛有切片石蠟的容器放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；
C、將破碎完成的KMnO4顆粒Ig加入到35g熔融態(tài)的石蠟中，同時對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的容器置于70°C的水浴；
d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4. 8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
實(shí)施例3
a、采用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10 μ m ；
b、將盛有切片石蠟的燒杯放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；
C、將破碎完成的KMnO4顆粒Ig加入到80g熔融態(tài)的石蠟中，同時對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的燒杯置于70°C的水??；
d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4. 8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
權(quán)利要求
1.一種用于地下水原位化學(xué)修復(fù)的緩釋型高錳酸鉀氧化劑，其特征在于，主要成分質(zhì)量百分比包括KMnO40. 8-2. 2%石蠟97.8-99.2%。
2.按照權(quán)利要求1所述的緩釋型高錳酸鉀氧化劑，其特征在于，所述的石蠟為切片石蠟，熔點(diǎn)54-560C ο
3.按照權(quán)利要求1所述的緩釋型高錳酸鉀氧化劑的制備方法，其特征在于，包括以下順序和步驟a、用高速萬能粉碎機(jī)將KMnO4顆粒破碎至粒徑為10μ m ；b、將盛有切片石蠟的容器放入70°C的水浴中，待石蠟熔融；c、將破碎后的KMnO4顆粒按質(zhì)量比為1 20-80加入到熔融態(tài)的石蠟中，之后對混合物進(jìn)行超聲處理10分鐘，此期間保持盛有石蠟的容器置于70°C的水??；d、將熔融態(tài)的混合物倒入模具中，模具內(nèi)部形狀為直徑11mm，高為4.8mm的圓柱形，待熔融態(tài)的混合物冷卻凝固后從模具中取出，即得到緩釋型KMnO4氧化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于地下水原位化學(xué)修復(fù)的緩釋型高錳酸鉀氧化劑。是將KMnO4分散至熔融狀態(tài)的石蠟中，而后于模具中冷卻凝固，制成不同形狀的緩釋型KMnO4氧化劑，以此來達(dá)到緩釋型KMnO4氧化劑緩釋的目的。KMnO4顆粒均勻地包覆于石蠟內(nèi)部，當(dāng)緩釋型KMnO4氧化劑與地下水接觸時，石蠟內(nèi)部KMnO4在一定的速率下向地下水中釋放，隨后氧化地下水中的有機(jī)污染物，釋放完成后可將剩余石蠟從地下取出。本發(fā)明選擇石蠟作為KMnO4的承載體，易于將KMnO4分散于其中，價格低廉，方便回收。緩釋型KMnO4氧化劑既達(dá)到了對受污染的地下水進(jìn)行原位化學(xué)修復(fù)的目的，同時避免了KMnO4一次性投加過量而損失，或投加不足效果差，以及副產(chǎn)物MnO2對地下環(huán)境的影響。
文檔編號C01G45/12GK102491425SQ201110385920
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者周丹丹, 張建賓, 王艷龍, 王金, 董雙石 申請人:吉林大學(xué)