本發(fā)明涉及地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭。

背景技術(shù)：

亞鐵鹽廉價易得且高效無毒，成為目前研究最為廣泛的激活過硫酸鹽的過渡金屬離子，研究表明：在常溫常壓下，零價鐵、亞鐵、三價鐵、以及磁鐵礦、赤鐵礦、硫化亞鐵和黃鐵礦等含鐵礦物均可催化過硫酸鹽產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，從而降解水體中的有機(jī)污染物，例如：氯代烴、硝基苯、石油烴等。

但在利用亞鐵作為激活劑用于原位氧化修復(fù)地下水時，主要是以溶液形式直接注入地下水修復(fù)環(huán)境中，這種方式主要存在以下問題：

1.亞鐵激活過硫酸鹽的反應(yīng)速度過快，導(dǎo)致前期修復(fù)效果顯著，修復(fù)后期修復(fù)效果顯著下降，特別是距離注入井較遠(yuǎn)的位置，氧化化學(xué)反應(yīng)不能正常進(jìn)行，嚴(yán)重影響修復(fù)效果。

2.亞鐵激活劑進(jìn)入地下水環(huán)境后無方向快速分散，使得地下修復(fù)區(qū)域的激活劑濃度迅速降低，激活過硫酸鹽能力有限。

3.亞鐵投加存在反應(yīng)前期過量，體系中會發(fā)生亞鐵與硫酸根自由基的反應(yīng)，此時過量的亞鐵成為硫酸根自由基的抑制劑，嚴(yán)重阻礙原位氧化修復(fù)效率。

4.中性或堿性條件下，亞鐵/過硫酸鹽體系，容易形成三價鐵離子，易析出氫氧化鐵沉淀，降低有機(jī)污染物的去除率，且容易堵塞可滲透反應(yīng)墻介質(zhì)，降低地下環(huán)境的滲透能力。

國外研究者在研究過硫酸鹽降解TCE 時提出，可通過序批地向反應(yīng)體系中投加少量的亞鐵離子和向體系中加入螯合劑的方式提高地下水的原位氧化修復(fù)效果。但上述方法尚未解決亞鐵離子快速反應(yīng)、無序快速擴(kuò)散和反應(yīng)過量等問題，而且需要經(jīng)常序批地投加亞鐵，在實際修復(fù)中存在操作工序復(fù)雜，費工、費力等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的問題和不足，提供一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，為圓柱狀，由質(zhì)量百分比為15%-35%的激活劑、5%-35%的分散劑和30%-80%的凝固劑組成。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，激活劑由摩爾比為1:0.2:0.1-0.2的亞鐵離子化合物、零價鐵粉和高鐵粉煤灰組成。

所述的亞鐵離子化合物為氯化亞鐵、七水合硫酸亞鐵、硝酸亞鐵和硫酸亞鐵銨中的一種或多種按照任意比例混合后得到的混合物。

所述的零價鐵粉為粒度為60目-100目的零價鐵粉。

所述的高鐵粉煤灰為鐵含量為35%-50%，粒度為100目-150目的粉煤灰。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，分散劑為粒度為20目-100目的粉煤灰。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，凝固劑為熔點在50℃-64℃范圍內(nèi)的全精煉石蠟。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，亞鐵激活劑緩釋蠟燭的形狀為直徑為1.5 cm - 4cm，長度為5-15cm的圓柱形。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的亞鐵激活劑緩釋蠟燭，亞鐵激活劑釋放速率為0.4mg/d/g -15mg/d/g。

本發(fā)明提供的制備上述亞鐵激活劑緩釋蠟燭的方法，主要步驟為：

（1）將凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比30%-80%，置于500 mL燒杯中，將燒杯置于70℃-75℃的恒溫水浴鍋中，加熱直至凝固劑完全熔化；

（2）將激活劑：質(zhì)量比15%-35%，亞鐵離子化合物、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為：1:0.2:0.1-0.2；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比5%-35%；順序加入已經(jīng)完全熔化的凝固劑中；

（3）將上述亞鐵激活劑緩釋材料混合體在恒溫電動磁力攪拌機(jī)中，150r/min轉(zhuǎn)速攪拌30min，并在恒溫超聲清洗機(jī)中超聲攪拌20min；

（4）將上述充分混合的亞鐵激活劑緩釋材料混合體迅速倒入直徑為1 cm - 4cm，長度為5-15cm的圓柱形蠟燭模具內(nèi)；

（5）待亞鐵激活劑緩釋材料混合體冷卻成型后，從模具中取出，放在18℃-25℃室溫通風(fēng)處，陰涼18-36h，待其充分冷卻后即得到亞鐵激活劑緩釋蠟燭樣品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明首次提出采用亞鐵離子化合物、零價鐵粉、高鐵粉煤灰、粉煤灰和石蠟共同制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭，其中：亞鐵離子、零價鐵粉、高鐵粉煤灰作為激活劑，粉煤灰作為分散劑，石蠟作為凝固劑。

（2）本發(fā)明采用亞鐵離子化合物作為主要的亞鐵激活劑原料，用于向地下水環(huán)境以可控速度緩慢向地下水環(huán)境中釋放亞鐵離子，用于長期激活過硫酸鹽；零價鐵粉可以為緩釋蠟燭內(nèi)部提供還原條件，防止產(chǎn)生三價鐵離子，進(jìn)而避免析出氫氧化鐵沉淀，提高地下可滲透反應(yīng)墻體的防止堵塞能力；高鐵粉煤灰含有大量磁鐵礦，高鐵粉煤灰具有單獨激活過硫酸能力，用于制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭時，起到促進(jìn)激活過硫酸鹽作用，提升激活過硫酸鹽能力。

（3）本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)激活劑劑量、分散劑與凝固劑之間配比，以及分散劑粒度，控制緩釋蠟燭的緩釋通道大小，進(jìn)而控制緩釋蠟燭的亞鐵激活劑緩釋速率，從而適應(yīng)激活不同過硫酸鹽濃度需要，使得應(yīng)用范圍更加廣泛。

（4）本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)亞鐵激活劑緩釋蠟燭的形狀和規(guī)格大小，制備成利于更換的緩釋劑模塊組件，并用于不同的修復(fù)場景。

（5）本發(fā)明可以與過硫酸鹽緩釋劑配合使用，對于原位氧化修復(fù)苯系物、多環(huán)芳烴、甲基叔丁基醚等石油烴污染地下水具有較好的修復(fù)效果和長期穩(wěn)定性。

（6）本發(fā)明在達(dá)到使用壽命后，便于更換，而且分散劑、凝固劑可以回收，重新用于制備緩釋材料。

（7）本發(fā)明所用的原料價格低廉，其中：石蠟、粉煤灰可以重復(fù)利用，生產(chǎn)成本較低，適于全面推廣和應(yīng)用。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋。

實施例1

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.1，質(zhì)量比例15%，5.4g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例5%，50目-100目，2.7g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例80%，熔點58℃，29g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為0. 57 mg/d/g。

實施例2

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.1，質(zhì)量比例15%，3.1g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例5%，50目-100目，1g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例80%，熔點58℃，16.3g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑1.5cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為0.43mg/d/g。

實施例3

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.15，質(zhì)量比例20%，8.1g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例10%，50目-100目，4.1g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例70%，熔點58℃，28.5g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為0.8 mg/d/g。

實施例4

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.15，質(zhì)量比例25%，11.3g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例15%，50目-100目，6.8g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例60%，熔點60℃，27.1g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為2.2 mg/d/g。

實施例5

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.15，質(zhì)量比例25%，11.3g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例15%，20目-40目，6.8g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例60%，熔點60℃，27.1g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為3.5mg/d/g。

實施例6

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.2，質(zhì)量比例35%，18g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例20%，50目-100目，10.3g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例45%，熔點60℃，23.1g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：36天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為7.1mg/d/g。

實施例7

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.2，質(zhì)量比例35%，20.9g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例35%，32目-60目，20.9g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例30%，熔點60℃，17.9g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：16天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為14.8mg/d/g。

實施例8

按照下面的激活劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭。激活劑：七水合硫酸亞鐵、零價鐵粉、高鐵粉煤灰的摩爾比為1:0.2:0.2，質(zhì)量比例35%，83.4g；分散劑：粉煤灰，質(zhì)量比例35%，32目-60目，83.4g；凝固劑：全精煉石蠟，質(zhì)量比例30%，熔點64℃，71.5g；所制備亞鐵激活劑緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑4cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對亞鐵激活劑緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗，并取樣測試亞鐵激活劑濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：16天內(nèi)硫酸亞鐵的平均釋放速率為13.6mg/d/g。

以上所述實施方式僅為本發(fā)明諸多實施方式中的幾種，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)，任何本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。