專利名稱：一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城鎮(zhèn)非滲透性鋪面地表徑流處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法。
背景技術(shù)：
隨著城市非滲透區(qū)域面積比例及生活生產(chǎn)活動強度的不斷增加，國內(nèi)城市地表徑流污染已相當嚴重，成為城市水環(huán)境惡化的一個重要因素。降雨發(fā)生時，地表徑流會攜帶大量懸浮物、營養(yǎng)鹽、重金屬、致病菌和各種有機無機污染物質(zhì)等進入受納水體。其中，重金屬物質(zhì)由于其潛在毒性和人體累積性，受到人們廣泛關(guān)注。為防止重金屬通過地表徑流進入地表水體，國內(nèi)外已開發(fā)出多種重金屬污染防治技術(shù)，雨水生物滯留技術(shù)，即雨水花園便是其中最具潛力的一種。雨水花園由樹皮覆蓋層、 填料層和植物等組成，主要通過吸附、離子交換、過濾等方式去除溶解態(tài)和顆粒態(tài)重金屬污染物質(zhì)。國內(nèi)外實踐表明，生物滯留設(shè)施對重金屬具有很好的去除效果，可有效防止重金屬對地下水的污染。然而，生物滯留設(shè)施去除重金屬容量有限，一旦設(shè)施截流重金屬的量達到設(shè)施的極限，便需要更換覆蓋層和表層介質(zhì)，耗費人力和財力。樹皮覆蓋層位于生物滯留設(shè)施的頂層，對樹皮性狀進行簡易改良以增強其對重金屬的吸附能力有助于減緩重金屬向下遷移的速度，可延長設(shè)施的維護周期和使用壽命，具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟意義。一般可使用堿、酸、有機物和氧化劑等對松樹皮進行改性。其中堿溶液可通過水解去除樹皮表面有機物質(zhì)以增加其吸附表面積、擴大微孔尺寸、增加離子交換能力和促進微孔內(nèi)重金屬與氫氧根發(fā)生微沉淀等方式增加樹皮的重金屬去除能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是增強雨水生物滯留設(shè)施樹皮覆蓋層對重金屬的吸附能力，提高樹皮在地表徑流復雜多變環(huán)境下高效去除重金屬的穩(wěn)定性，提出一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法及其應(yīng)用，以提高其吸附地表徑流中重金屬的能力，并延長生物滯留設(shè)施的使用壽命。為達到上述目的，本發(fā)明提供的一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法，具體步驟如下
以松樹皮為原料，將其投入堿性溶液中，松樹皮堆放體積與堿性溶液體積之比為 1 l(Tl 50 ；將松樹皮與堿性溶液充分混合攪拌4-24h，加堿控制反應(yīng)體系的PH值為纊11 ； 水解反應(yīng)后的樹皮經(jīng)過濾風干，即得到改性的松樹皮；其中以碳酸鈣計，堿性溶液的堿度為 25 65g/L。本發(fā)明中，所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鉀中任一種配制而成。反應(yīng)過程中補充的用于維持PH值的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鉀中任一種。利用本發(fā)明方法得到的改性松樹皮避免了原有松樹皮用于雨水花園覆蓋物，使用中釋放大量有色物質(zhì)，影響雨水花園出水再利用水質(zhì)的問題。本發(fā)明以改性樟子松樹皮為例，在室溫、pH=5的條件下對Cu、Zn和Pb的理論飽和吸附量較改性前分別提高26. 3%、19. 5%和23. 6%。改性樹皮在實際雨水徑流的pH較低、離子強度和有機質(zhì)含量較大的條件下相對改性前保持了更好的重金屬去除穩(wěn)定性。本發(fā)明具有操作簡單、成本低廉、效果好等特點。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明所述的技術(shù)作進一步的說明。實施例1 樟子松樹皮的改性
取一定尺寸的樟子松樹皮，以1 10的體積比投加到5%Na0H溶液中，室溫下充分攪拌反應(yīng)24h，期間體系的pH值需2次加堿調(diào)節(jié)保證pH在9-11 ；然后，通過過濾方式取出樹皮，使用清水沖洗后風干，即得改性樟子松樹皮。在室溫、pH=5的條件下改性樹皮對Cu、Zn和Pb 的理論飽和吸附量較改性前分別提高26. 3%、19. 5%和23. 6%。實施例2 落葉松樹皮的改性
取一定尺寸的落葉松樹皮，以1 50的體積比投加到5%Na2C03溶液中，室溫下充分攪拌反應(yīng)10h，其間加堿3次維持pH在9-10 ；然后，過濾樹皮，使用清水沖洗后風干即得到改性落葉松樹皮。該改性樹皮在室溫、pH=5的條件下對Cu、Zn和Pb的理論飽和吸附量較改性前分別提高16. 7%,61. 3%和22. 8%。實施例3 改性松樹皮的應(yīng)用
根據(jù)生物滯留設(shè)施融入周圍景觀的需求，取合適尺寸的改性樟子松樹皮覆蓋在生物滯蓄設(shè)施土壤種植層上方。降雨發(fā)生時，周圍非滲透性鋪面的徑流匯入生物滯留設(shè)施，首先通過改性樟子松樹皮覆蓋層，徑流中的顆粒態(tài)和溶解態(tài)重金屬被改性樹皮截流或吸附去除， 大大減少進入設(shè)施填料的重金屬量，從而延長填料的維護周期和使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法，其特征在于具體步驟如下以松樹皮為原料，將其投入堿性溶液中，松樹皮堆放體積與堿性溶液體積之比為 1:10^1:50 ；將松樹皮與堿性溶液充分混合攪拌4-24h，加堿控制反應(yīng)體系的pH值為纊11 ； 水解反應(yīng)后的樹皮經(jīng)過濾風干，即得到改性的松樹皮；其中以碳酸鈣計，堿性溶液的堿度為 25 65g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法，其特征在于所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鉀中任一種；反應(yīng)過程中補充的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉或碳酸鉀中任一種。
3.—種如權(quán)利要求1所述方法得到的改性松樹皮用于雨水花園的覆蓋物以提高對重金屬的吸附容量，改善設(shè)施的出水水質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強松樹皮重金屬吸附能力的改性方法。具體步驟如下是將松樹皮投入到一定量的堿性溶液中，并將樹皮與堿性溶液充分攪拌4~24h，其間多次監(jiān)測并加堿液維持體系pH值在9~11之間。最后將該體系過濾分離樹皮，用清水沖洗后風干便獲得改性松樹皮。該方法制備的改性松樹皮能顯著增加對地表徑流中微量重金屬的吸附容量，并有效減少樹皮使用中釋放的有色有機物數(shù)量，主要用作雨水花園的覆蓋物。
文檔編號B01J20/24GK102218302SQ201110163248
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者李田, 王彪 申請人:同濟大學