一種可再生的滲透反應(yīng)格柵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠去除地下水中動(dòng)態(tài)流動(dòng)型腐殖酸，又可原位再生的滲透反應(yīng)格柵的制備方法，屬于環(huán)境工程和環(huán)境材料領(lǐng)域。其特征是：一、以凹凸棒和顆?；钚蕴恳砸欢ū壤旌希缓笱b入特定的玻璃柱中，制成反應(yīng)墻；二、向步驟一的玻璃柱中插入導(dǎo)線，接入電源，形成閉合回路，得到滲透反應(yīng)格柵；三、向步驟二得到的滲透反應(yīng)格柵中通入一定濃度的腐殖酸溶液，測動(dòng)態(tài)流動(dòng)下的腐殖酸溶液濃度的變化；四、待吸附飽和后，打開電源開關(guān)，通電5～30min，即得到再生的滲透反應(yīng)格柵。五、重復(fù)步驟三和四，得到可以循環(huán)使用的可以有效去除地下水中腐殖酸的可再生的滲透反應(yīng)格柵。
【專利說明】—種可再生的滲透反應(yīng)格柵所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種能夠去除地下水中腐殖酸等污染物的可再生滲透反應(yīng)格柵，屬于環(huán)境工程和環(huán)境材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境中腐殖質(zhì)是有機(jī)物(主要是動(dòng)植物殘骸)在微生物作用下經(jīng)過分解、轉(zhuǎn)化和二次合成等復(fù)雜反應(yīng)所形成的性質(zhì)不同于原有機(jī)物的新的一類物質(zhì)。腐殖酸類物質(zhì)廣泛存在于土壤、沉積物和水體等自然環(huán)境中，是天然水體中有機(jī)物的主要組成部分，約占水中總有機(jī)物的50%~90%。
[0003]腐殖酸對水中的有毒有機(jī)污染物具有吸附和溶解作用，它能鍵合水體中的多氯聯(lián)苯(PCB)、DDT和多環(huán)芳香烴(PAH)等，從而影響它們的遷移、轉(zhuǎn)化和分布，使它們能夠長期保持對生態(tài)環(huán)境的威脅；腐殖酸不僅能夠與水體中的重金屬離子結(jié)合形成絡(luò)合物，阻止重金屬金屬離子形成氫氧化物和硫化物的沉淀，影響對重金屬離子的去除，還可以溶出底泥中的重金屬，導(dǎo)致二次污染產(chǎn)生；水體中的腐殖酸類物質(zhì)極易在自來水廠加氯消毒過程中與氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)品三鹵甲烷(THMs)類致癌物質(zhì)，嚴(yán)重威脅人類健康。
[0004]污染水中腐殖酸的去除方法主要包括吸附法、膜濾法、絮凝法、臭氧氧化法、生物法、光電化學(xué)法等，目前研究應(yīng)用較多的是膜濾法、絮凝法和吸附法。若考慮對污染地下水進(jìn)行原位治理，那么吸附法具有更好的應(yīng)用前景，但是材料的使用壽命是解決的難題。
[0005]滲透反應(yīng)格柵(Permeable reactive barriers,PRB)技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一種地下水污染的原位修復(fù)技術(shù)，又可稱為“滲透反應(yīng)墻(Permeable reactive wall) ”和“滲透反應(yīng)帶(Per meable reactive Zone)”。PRB通常置于地下水污染羽狀體的下游，與地下水流方向相垂直。當(dāng)受污染的地下水由上游一側(cè)通過PRB時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沉淀、吸附、氧化-還原和生物降解等一系列反應(yīng)，從而能夠有效的去除水中的污染物，在PRB下游一側(cè)流出達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)的凈化水。與其他方法相比，該方法具有相對的持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，僅做一次性投資，安裝好以后一般不需要追加投資，且對非水溶性的液體、重金屬和有機(jī)污染物的治理都非常有效，另外PRB還不會(huì)影響地下水的流動(dòng)性。
[0006]本發(fā)明去除腐殖酸是以吸附法和PRB滲透反應(yīng)格柵相結(jié)合，吸附飽和后電化學(xué)法再生，有效的解決了 PRB材料的壽命問題。凹凸棒和活性炭為吸附材料，兩端活性炭，中間為凹凸棒以1:1:1~1: 4:1的比例填裝在玻璃柱中，這樣的設(shè)計(jì)不僅吸附效果好，飽和時(shí)間延長，而且再生更容易。腐殖酸溶液經(jīng)過PRB材料過濾吸附后濃度減小量為96.79%以上，殘留濃度為0.66mg/L以下。在活性炭出口處連接導(dǎo)線和電源，通電5min~30min內(nèi)即可再生。吸附飽和后的PRB材料經(jīng)過電化學(xué)再生后，恢復(fù)到使用前的性能，吸附量未減小反而略有增大，可無限次的再生使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種去除地下水中腐殖酸的同時(shí)又可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵。它以凹凸棒和活性炭為吸附原料，按照一定的比例混合填入玻璃柱中，吸附腐殖酸飽和后，利用活性炭的可導(dǎo)電性能，在兩端連上導(dǎo)線，通電數(shù)分鐘后吸附飽和的材料就可以得到再生。這種去除腐殖酸的方法不僅去除能力強(qiáng)，不產(chǎn)生二次污染，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，而且可以原位再生，循環(huán)使用，使用壽命長。
[0008]本發(fā)明通過以下措施制得了能去除動(dòng)態(tài)水中腐殖酸并且可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵:
[0009]I)以一定粒徑的凹凸棒和活性炭以一定比例和結(jié)構(gòu)填充玻璃柱，制得滲透反應(yīng)格柵，并將其固定于特定的位置；
[0010]2)將步驟一設(shè)計(jì)好的滲透反應(yīng)格柵一端連接上蠕動(dòng)泵，一端連接腐殖酸模擬溶液，使腐殖酸溶液按照一定的流速流過滲透反應(yīng)格柵；
[0011]3)按照步驟二，待滲透反應(yīng)格柵吸附飽和后，在兩端開口處連接導(dǎo)線，20~100V電壓下通電5~30min ；
[0012]4)通電結(jié)束即可得到一種能夠再生的滲透反應(yīng)格柵，繼續(xù)按一定流速通入腐殖酸溶液，重復(fù)以上操作步驟。
[0013]本發(fā)明制備的再生滲透反應(yīng)格柵，能夠去除各種濃度的腐殖酸污染物，將經(jīng)濟(jì)、吸附能力強(qiáng)的凹凸棒和活性炭作為反應(yīng)吸附劑，制備了可以去除流動(dòng)性腐殖酸且能原位再生的滲透反應(yīng)格柵。保證經(jīng)過處理后的水質(zhì)達(dá)到國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明有效的解決了腐殖酸難降解，易吸附飽和、處理困難、材料不能循環(huán)使用等難題。是一個(gè)典型的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型技術(shù)。
[0014]本發(fā)明的制備可再生滲透反應(yīng)格柵的具體方法是:
[0015]原材料選用:`[0016]1.凹凸棒，粒徑為18~40目
[0017]2.活性炭，粒徑為I~2_，碘值為900，煤質(zhì)活性炭；
[0018]3.腐殖酸模擬溶液，工業(yè)級
[0019]4.直流穩(wěn)壓電源O~50V
[0020]5.玻璃柱，直徑為，長為15cm，直徑為4cm，在7cm和12cm處分別有取液口。
[0021]原則生產(chǎn)的工藝流程具體步驟:
[0022]A.以一定粒徑的凹凸棒和活性炭以一定比例和結(jié)構(gòu)填充玻璃柱，制得滲透反應(yīng)格柵，并將其固定于特定的位置；
[0023]B.將步驟一設(shè)計(jì)好的滲透反應(yīng)格柵一端連接上蠕動(dòng)泵，一端連接腐殖酸模擬溶液，使腐殖酸溶液按照一定的流速流過滲透反應(yīng)格柵；
[0024]C.按照步驟二，待滲透反應(yīng)格柵吸附飽和后，在兩端開口處連接導(dǎo)線，20~100V電壓下通電5min~30min ；
[0025]D.通電結(jié)束即可得到一種能夠再生的滲透反應(yīng)格柵，繼續(xù)按一定流速通入腐殖酸溶液，重復(fù)以上操作步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1:
[0027]I)稱取50g粒徑為18~30目的凹凸棒,稱取兩份25g粒徑為I~2mm的顆粒煤質(zhì)活性炭，充分洗凈烘干，兩端活性炭中間凹凸棒的結(jié)構(gòu)裝入長為15cm、直徑為4cm的玻璃柱中，得到滲透反應(yīng)格柵；
[0028]2)步驟一中滲透反應(yīng)格柵玻璃柱分別在7cm和12cm處安裝兩個(gè)取樣口，加入導(dǎo)線用于材料的再生；
[0029]3)步驟二得到的滲透反應(yīng)格柵內(nèi)通入蒸餾水，除去顆粒間的氣體，調(diào)整流速；
[0030]4) 一定濃度的腐殖酸溶液流入步驟三得到的滲透反應(yīng)格柵，待飽和后導(dǎo)線接入直流穩(wěn)壓電源，電壓為10~30V,通電5~30min ； [0031]5)通電結(jié)束后即可到可以再生的滲透反應(yīng)格柵，循環(huán)步驟四。
[0032]實(shí)施例1獲得的再生滲透反應(yīng)格柵的孔隙度為78%，腐殖酸降解率為96.79%，可以多次再生循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種有效去除腐殖酸且可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵的制備方法，其特征是:一、以凹凸棒和顆粒活性炭等廉價(jià)礦物以一定比例混合，然后裝入特定的玻璃柱中，制成反應(yīng)墻；二、向步驟一的玻璃柱中插入導(dǎo)線，接入電源，形成閉合回路，得到滲透反應(yīng)格柵；三、向步驟二得到的滲透反應(yīng)格柵中通入一定濃度的腐殖酸溶液，測動(dòng)態(tài)流動(dòng)下的腐殖酸溶液濃度的變化；四、待吸附飽和后，打開電源開關(guān)，通電5~30min，即得到再生的滲透反應(yīng)格柵。五、重復(fù)步驟三和四，得到可以循環(huán)使用的可以有效去除地下水中腐殖酸的可再生的滲透反應(yīng)格柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵的制備方法，其特征在于步驟一中活性炭和凹凸棒以兩端活性炭、中間凹凸棒的結(jié)構(gòu)形式裝入玻璃柱中，且比例為1:1:1~1: 4:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵的制備方法，其特征在于步驟三中腐殖酸溶液的流速為1.2~6mL/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除腐殖酸且可以原位再生的滲透反應(yīng)格柵的制備方法，其特征在于步驟四中打開電源，通電電壓為10~50V，電流為5~10A，通電時(shí)間為5~30min。
5.上述類似結(jié)構(gòu)可電化學(xué)再生格柵的設(shè)計(jì)思路都屬本專利范籌，都應(yīng)受到保護(hù)。
【文檔編號】C02F3/00GK103663671SQ201210356712
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】廖立兵, 呂國誠, 吳麗梅, 石書柳, 張秀麗 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）