專(zhuān)利名稱(chēng)：納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種受污染地下水的原位修復(fù)方法，尤其是用納米鐵漿或淀粉改性納 米鐵漿原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下水有機(jī)污染的事件越來(lái)越多，越來(lái)越引起人們 的關(guān)注。地下水一旦遭受污染，它的治理和恢復(fù)是非常困難的，治理費(fèi)用巨大，所需的時(shí)間 很長(zhǎng)。目前地下水有機(jī)污染的修復(fù)方法主要有異位處理法和原位處理法。異位處理法主 要是抽取處理，但該方法存在修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，后期存在拖尾效應(yīng)，導(dǎo)致處理效率低等缺點(diǎn)；原 位處理的主要方法包括地下曝氣法(AS)、可滲透反應(yīng)墻(PRB)法、原位微生物修復(fù)等，其 中地下曝氣法只能處理具有揮發(fā)性的有機(jī)污染物；可滲透反應(yīng)墻技術(shù)具有建造成本高、容 易堵塞等缺點(diǎn)；原位微生物修復(fù)時(shí)由于地下環(huán)境溫度低、介質(zhì)復(fù)雜等因素，該方法的應(yīng)用受 到限制；原位反應(yīng)帶修復(fù)技術(shù)能最大程度的減少污染物的暴露及對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)，具有投資 少、效益高、施工應(yīng)用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。傳統(tǒng)制備納米鐵的過(guò)程中會(huì)添加乙醇或一些其它起分散作用的表面活性劑，F(xiàn)eng He等(2005)以FeCl3和NaBH4為反應(yīng)試劑，水溶性淀粉為分散劑，制備出的淀粉改性納米 鐵更為綠色、環(huán)保，但是并未確定出水溶性淀粉的最佳配比，也未確定出此方法制備淀粉改 性納米鐵漿的最大濃度，同時(shí)FeCl3和NaBH4價(jià)格較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用納米鐵漿或淀粉改性 納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿。本發(fā)明的再一目的是提供一種納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿的制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，其特征在于，包括以下順序 和步驟—在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向打一口以上 注入井1，在注入井1的下游3-5m處打一 口以上觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距為6-10m， 注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；—將預(yù)先制備好的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿灌入注入井，按污染物所需理 論值的2-3倍灌注納米鐵漿液或淀粉改性納米鐵漿液，灌注時(shí)采用無(wú)壓脈沖灌注，灌注時(shí) 要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注，灌注物逐漸形成納米 鐵漿反應(yīng)帶或淀粉改性納米鐵漿反應(yīng)帶。納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿，各組分按質(zhì)量百分比為
脫氧去離子水78%——98%淀粉0%——1%可溶鐵鹽——12%可溶硼氫鹽 ——9%。所制備淀粉改性納米鐵漿液的濃度上限為30g/L。納米鐵漿的制備方法，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行，包括以下順序和步驟a、將可溶鐵鹽l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成鐵鹽溶液；b、將I-IlOg可溶硼氫鹽溶于500ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽溶液；C、邊手動(dòng)攪拌鐵鹽溶液，邊將硼氫鹽溶液逐滴滴入鐵鹽溶液中。滴完后繼續(xù)手動(dòng) 攪拌 20-30min ；d、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為納米鐵漿。淀粉改性納米鐵漿的制備方法，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行，包括以下順序和步驟e、將I-IOg淀粉溶于200ml脫氧去離子水中，制備成淀粉溶液；f、將可溶鐵鹽l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成鐵鹽溶液；g、將I-IlOg可溶硼氫鹽溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽溶液；h、在不停攪拌淀粉溶液的條件下將鐵鹽溶液逐滴滴入淀粉溶液中，制成混合溶 液；i、邊手動(dòng)攪拌混合溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入混合溶液中，滴完后繼續(xù)攪 拌 20-30min ；j、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為淀粉改性納米鐵 漿。所述的注入井1和觀測(cè)井2在平面上的分布為矩形網(wǎng)格式分布。所述的可溶鐵鹽為硫酸亞鐵、三氯化鐵或二氯化鐵，所述的可溶硼氫鹽為硼氫化 鉀或硼氫化鈉。有益效果納米鐵或淀粉改性納米鐵漿液原位注入地下后，可使目標(biāo)污染物硝基 苯轉(zhuǎn)化為易生物降解的苯胺，硝基苯的轉(zhuǎn)化率大于95%，同時(shí)其它長(zhǎng)鏈的難降解有機(jī)污染 物也可以轉(zhuǎn)化為短鏈的相對(duì)易生物降解的有機(jī)物，從而增大有毒有機(jī)污染物的生物降解性 能；反應(yīng)區(qū)域呈現(xiàn)堿性厭氧環(huán)境，有利于厭氧微生物的生長(zhǎng)，改性劑淀粉也可作為厭氧微生 物的碳源，厭氧微生物也可以去除地下水中污染物；此方法制備出的納米鐵漿及淀粉改性 納米鐵漿均有較大的比表面積，可大量吸附、攔截地下水中其它的雜質(zhì)；無(wú)廢氣和廢渣，無(wú) 二次污染，綠色環(huán)保，方法簡(jiǎn)單，成本低，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，維護(hù)費(fèi)用低，操作和運(yùn)行 管理方便；處理目標(biāo)污染物直接、快速、徹底，效率高。


附圖1納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法的注入井和觀測(cè)井平 面分布圖附圖2納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法的注入井和觀測(cè)井剖面圖1污染源，2注入井，3觀測(cè)井，4污染暈，5地下水位。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，包括以下順序和步驟——在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向打一 口以上 注入井1，在注入井1的下游3-5m處打一 口以上觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距為6-10m， 注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；注入井1和觀測(cè)井2在 平面上的分布為矩形網(wǎng)格式分布；——將預(yù)先制備好的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿灌入注入井，按污染物所需理 論值的2-3倍灌注納米鐵漿液或淀粉改性納米鐵漿液，灌注時(shí)采用無(wú)壓脈沖灌注，灌注時(shí) 要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注，灌注物逐漸形成納米 鐵漿反應(yīng)帶或淀粉改性納米鐵漿反應(yīng)帶。納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿，各組分按質(zhì)量百分比為脫氧去離子水78%——98%淀粉0%——1%可溶鐵鹽——12%可溶硼氫鹽 ——9%。納米鐵漿的制備方法，厭氧環(huán)境下進(jìn)行，包括以下順序和步驟a、將硫酸亞鐵、三氯化鐵或二氯化鐵l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成 鐵鹽溶液；b、將1-1 IOg可溶硼氫化鉀或硼氫化鈉溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽 溶液；C、邊手動(dòng)攪拌鐵鹽溶液，邊將硼氫鹽溶液逐滴滴入鐵鹽溶液中。滴完后繼續(xù)手動(dòng) 攪拌 20-30min ；d、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為納米鐵漿。淀粉改性納米鐵漿的制備方法，厭氧環(huán)境下進(jìn)行，包括以下順序和步驟e、將I-IOg淀粉溶于200ml脫氧去離子水中，制備成淀粉溶液；f、將硫酸亞鐵、三氯化鐵或二氯化鐵l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成 鐵鹽溶液；g、將1-1 IOg可溶硼氫化鉀或硼氫化鈉溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽 溶液；h、在不停攪拌淀粉溶液的條件下將鐵鹽溶液逐滴滴入淀粉溶液中，制成混合溶 液；i、邊手動(dòng)攪拌混合溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入混合溶液中，滴完后繼續(xù)攪 拌 20-30min ；j、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為淀粉改性納米鐵 漿。實(shí)施例1在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向矩形網(wǎng)格式打8 口注入井1，在注入井1的下游5m處矩形網(wǎng)格式打8 口觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距為 6m，注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；制備納米鐵漿，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行a、將150g硫酸亞鐵溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硫酸亞鐵溶液；b、將IlOg硼氫化鉀溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫化鉀溶液；C、邊手動(dòng)攪拌鐵鹽溶液，邊將硼氫鹽溶液逐滴滴入鐵鹽溶液中。滴完后繼續(xù)手動(dòng) 攪拌20min ；d、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為納米鐵漿。采用無(wú)壓脈沖方式將制備好的納米鐵漿按污染物所需理論值的2倍灌入注入井， 灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注，灌注物逐漸形 成納米鐵漿反應(yīng)帶。實(shí)施例2在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向矩形網(wǎng)格式打10 口注入井1，在注入井1的下游4m處矩形網(wǎng)格式打10 口觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距 為10m，注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；制備納米鐵漿，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行a、將80g三氯化鐵溶于400ml脫氧去離子水中，制備成三氯化鐵溶液；b、將IOOg硼氫化鈉溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫化鈉溶液；C、邊手動(dòng)攪拌鐵鹽溶液，邊將硼氫鹽溶液逐滴滴入鐵鹽溶液中。滴完后繼續(xù)手動(dòng) 攪拌30min ；d、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為納米鐵漿。采用無(wú)壓脈沖方式將制備好的納米鐵漿按污染物所需理論值的3倍灌入注入井， 灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注，灌注物逐漸形 成納米鐵漿反應(yīng)帶。實(shí)施例3在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向矩形網(wǎng)格式打10 口注入井1，在注入井1的下游4m處矩形網(wǎng)格式打10 口觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距 為10m，注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；制備淀粉改性納米鐵漿，厭氧環(huán)境下進(jìn)行e、將IOg淀粉溶于200ml脫氧去離子水中，制備成淀粉溶液；f、將150g硫酸亞鐵溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硫酸亞鐵溶液；g、將IlOg硼氫化鉀溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫化鉀溶液；h、在不停攪拌淀粉溶液的條件下將鐵鹽溶液逐滴滴入淀粉溶液中，制成混合溶液；i、邊手動(dòng)攪拌混合溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入混合溶液中，滴完后繼續(xù)攪 拌 20min ；j、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為淀粉改性納米鐵 漿。采用無(wú)壓脈沖灌注方式，將制備好的淀粉改性納米鐵漿按污染物所需理論值的2 倍灌入注入井，灌注時(shí)，灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停 止灌注，灌注物逐漸形成淀粉改性納米鐵漿反應(yīng)帶。實(shí)施例4在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向矩形網(wǎng)格式打16 口注入井1，在注入井1的下游4m處矩形網(wǎng)格式打16 口觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距 為8m，注入井1和觀測(cè)井2的井深均達(dá)到被污染地下水污染暈的下界面；制備淀粉改性納米鐵漿，厭氧環(huán)境下進(jìn)行e、將IOg淀粉溶于200ml脫氧去離子水中，制備成淀粉溶液；f、將150g硫酸亞鐵溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硫酸亞鐵溶液；g、將IlOg硼氫化鉀溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫化鉀溶液；h、在不停攪拌淀粉溶液的條件下將鐵鹽溶液逐滴滴入淀粉溶液中，制成混合溶 液；i、邊手動(dòng)攪拌混合溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入混合溶液中，滴完后繼續(xù)攪 拌 30min ；j、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆 粒三次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為淀粉改性納米鐵 漿。采用無(wú)壓脈沖灌注方式，將制備好的淀粉改性納米鐵漿按污染物所需理論值的3 倍灌入注入井，灌注時(shí)，灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停 止灌注，灌注物逐漸形成淀粉改性納米鐵漿反應(yīng)帶。
權(quán)利要求
一種納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，其特征在于，包括以下順序和步驟——在地下水污染暈縱向分布的中間位置，與地下水流向垂直的方向打一口以上注入井1，在注入井1的下游3 5m處打一口以上觀測(cè)井2，注入井與注入井的間距為6 10m，注入井1和觀測(cè)井2的井深均至被污染地下水污染暈的下界面；——將預(yù)先制備好的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿灌入注入井，按污染物所需理論值的2 3倍灌注納米鐵漿液或淀粉改性納米鐵漿液，灌注時(shí)采用無(wú)壓脈沖灌注，灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注，灌注物逐漸形成納米鐵漿反應(yīng)帶或淀粉改性納米鐵漿反應(yīng)帶。
2.按照權(quán)利要求1所述的納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，其特征 在于，所述的注入井1和觀測(cè)井2在平面上的分布為矩形網(wǎng)格式分布。
3.按照權(quán)利要求1所述的納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，其特征 在于，所述的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿，各組分按質(zhì)量百分比為脫氧去離子水78%-—98%淀粉 0%—-1%可溶鐵鹽 —-12%可溶硼氫鹽—-9%所制備淀粉改性納米鐵漿液的濃度上限為30g/L。
4.按照權(quán)利要求3所述的納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法，其特征 在于，所述的可溶鐵鹽為硫酸亞鐵、三氯化鐵或二氯化鐵，所述的可溶硼氫鹽為硼氫化鉀或 硼氫化鈉。
5.按照權(quán)利要求3所述的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿的制備方法，其特征在于，包 括以下順序和步驟納米鐵漿的制備，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行a、將可溶鐵鹽l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成鐵鹽溶液；b、將I-IlOg可溶硼氫鹽溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽溶液；c、邊手動(dòng)攪拌鐵鹽溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入鐵鹽溶液中，滴完后繼續(xù)攪拌 20-30min ；d、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆粒三 次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為納米鐵漿。淀粉改性納米鐵漿的制備，在厭氧環(huán)境下進(jìn)行e、將I-IOg淀粉溶于200ml脫氧去離子水中，制備成淀粉溶液；f、將可溶鐵鹽l_150g溶于400ml脫氧去離子水中，制備成鐵鹽溶液；g、將I-IlOg可溶硼氫鹽溶于400ml脫氧去離子水中，制備成硼氫鹽溶液；h、在不停攪拌淀粉溶液的條件下將鐵鹽溶液逐滴滴入淀粉溶液中，制成混合溶液；i、邊手動(dòng)攪拌混合溶液邊將可溶硼氫鹽溶液逐滴滴入混合溶液中，滴完后繼續(xù)攪拌 20-30min ；j、用磁鐵將黑色顆粒集中在燒杯底部，吸出上清液，用脫氧去離子水洗滌黑色顆粒三 次，去除漿液中的其它雜質(zhì)離子，加入所需體積的脫氧去離子水，即為淀粉改性納米鐵漿。全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米鐵漿反應(yīng)帶原位修復(fù)硝基苯污染地下水的方法。在地下水污染區(qū)打一口以上注入井和觀測(cè)井，將預(yù)先制備好的納米鐵漿或淀粉改性納米鐵漿灌入注入井，灌注時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)井中目標(biāo)污染物，當(dāng)達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí)停止灌注。目標(biāo)污染物硝基苯轉(zhuǎn)化為易生物降解的苯胺，其轉(zhuǎn)化率大于95％，同時(shí)其它長(zhǎng)鏈的難降解有機(jī)污染物也可轉(zhuǎn)化為短鏈的相對(duì)易生物降解的有機(jī)物；反應(yīng)區(qū)域呈現(xiàn)堿性厭氧環(huán)境，有利于厭氧微生物的生長(zhǎng)；所制備的納米鐵漿及淀粉改性納米鐵漿均有較大比表面積，能大量吸附、攔截地下水中的其它雜質(zhì)；無(wú)二次污染，綠色環(huán)保，成本低，維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)用低，操作和運(yùn)行管理方便；處理目標(biāo)污染物直接、快速、效率高。
文檔編號(hào)C02F1/58GK101898823SQ201010221529
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者劉瑩瑩, 周睿, 孫威, 楊玲, 趙勇勝, 馬百文 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)