一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法

2023-06-04 05:40:51

專利名稱：一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法
技術領域：
本發明涉及水體修復領域，具體是一種應急無損修復重金屬汙染水體 的方法。
背景技術：
水域重金屬汙染是我國乃至其他工業國家突出的環保問題，其特點是在水體中，重金屬少量以游離態存在於水中，大部分被水體懸浮物吸附；水 域重金屬突發洩露汙染事件處理更是目前的難點。目前傳統概念的應急修 復技術是在水體中投加石灰或氫氧化鎂使游離態重金屬沉澱。例如鄭榮光 等.氫氧化鎂處理含鉛廢水的研究.無機鹽工業，2000， 32 (1): 26-27.此類方 法的實質是將游離態重金屬轉化為汙染較輕微的沉澱狀態，在處理過程中 水中懸浮物(SS)嚴重超標，有時還伴隨超過水生生物容許的PH範圍(5-10)， 往往造成大量生物死亡；處理後沉澱物難以捕捉，大量進入水體底泥中造 成底泥重金屬富集，使底棲生物難以生存，還可能因水流、氧化還原、PH 變化等化學因素重新轉入7K體中再次汙染，並不能達到水域無損修複目的。 現有另外體系修復技術如沸石吸附法、巰基纖維和植物吸附等吸附處理重 金屬汙染水體，雖然不存在上述水中懸浮物及二次汙染問題，但明顯缺陷 是處理速度很慢(一般需數天至數月)，不能起到應急修復作用，且處理 後重金屬含量難以達到合格標準(一般均在工業水排放標準附近變動)。發明內容本發明的目的是提供一種廉價、生物無損、快速、無二次汙染的應急 無損修復重金屬汙染水體的方法。本發明的技術方案是這樣的 一種應急無損修復重金屬汙染水體的方 法，通過如下方案實現將100重量份的菱鎂礦細粉用0. 01-5重量份的高 分子絮凝劑絮凝或團聚，絮凝或團聚成的絮凝體用0.001-1重量份的交聯 劑進行輕度交聯穩定，得到輕度交聯絮凝體，將此輕度交聯絮凝體用無紡 布複合，得到菱鎂礦飄帶模塊，將此菱鎂礦飄帶模塊放入需修復的水體中； 將石膏礦塊或粉末包裹後得到石膏礦模塊，將此石膏礦模塊置於需修復的 水體中或水底；通過菱鎂礦飄帶模塊和石膏礦模塊共同作用，將水中的重 金屬離子、Ca"和吸附重金屬離子的其他懸浮物一起吸附共沉澱到菱鎂礦飄 帶模塊上，為菱鎂礦飄帶模塊中的輕度交聯絮凝體和無紡布所捕捉容納。上述吸附有重金屬離子、Ca"和吸附重金屬離子的其他懸浮物的菱鎂礦 飄帶模塊通過網捕進行收集處理。上述菱鎂礦細粉先與0-50重量份的磁性粉末進行混合後再用上述高分 子絮凝劑絮凝或團聚。上述吸附有重金屬離子、Ca"和吸附重金屬離子的其他懸浮物的菱鎂礦 飄帶;^莫塊通過網捕或;茲場捕捉進行收集處理。上述高分子絮凝劑為聚丙烯醯銨、天然高分子絮凝劑、二氰胺-甲醛 聚合物中的 一種或多種的混合物。上述高分子絮凝劑為聚丙烯醯銨、天然高分子絮凝劑、二氰胺-曱醛 聚合物中的 一種的衍生物或其中的多種的衍生物的混合物。上述交聯劑為Ar、 Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種或A廣、Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種的書f生物。採用上述方案後，本發明基於吸附共沉澱機理，採取石膏礦/菱鎂礦組 合飄帶模塊應急無損修復重金屬(主要是針對Pb2+)汙染水體，可在短時間內 (一般在0. 5-6小時)使水體中Pt)2+下降到飲用水標準需求的含量，其餘多數 重金屬離子含量大幅度降低，適用於靜止水體、河流和海水水體修復。處 理後菱鎂礦飄帶模塊可用磁場捕捉或網捕。與現有技術相比，本發明的獨特優勢在於處理過程中PH穩定在5-9之間，無水中懸浮物汙染、無二次汙 染，處理後游離態重金屬離子如Pb2+達到飲用水標準,Cd"氐於0. lmg/1， 並可降低Cu"、 Hg2+、 Mn2+、 C,濃度，對水體中處於被懸浮物吸附狀態的重 金屬離子同樣具備較好的捕捉能力。
具體實施方式
本發明一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法，實施例一為河口水 體修復中試在25L河口水(PH值6. 5，水中懸浮物值1. 3g/1，屬低鹽度水)加入 硝酸鉛，使之含2mg/l鉛離子，攪拌使水流速度約0. 05m/s為中試對象。以il寧海城菱4美礦細粉(全部過300目篩)100克，在容器中與20克 0. 5%聚丙烯醯胺水溶液混合，生成的絮凝體用0. 5克1%硫酸鋁浸潤10秒交 聯後，得到輕度交聯聚丙烯醯胺絮凝體，將輕度交聯聚丙烯醯胺絮凝體用 網孔較疏鬆的無紡布包裹成飄帶，掛入河口水中作為菱4美礦飄帶模塊，同 時將IOO克石膏粉用無紡布包裹後投入水底作為石膏礦模塊，1小時後用雙 硫腙法測得水中Pb"濃度為0. 038mg/l，水中懸浮物值降至0. 2g/l, PH7. 5, 菱鎂礦飄帶模塊表面富集大量灰黑色泥狀絮凝物，分析測試結果顯示輕度 交聯聚丙烯醯胺絮凝體團聚了大量鉛化合物和碳酸釣。如石膏粉不經包裹 直接投入水中，雖對重金屬處理效果無影響但輕微增加了水中懸浮物(SS) 數量，也屬於本發明方法的一種較差的引申。本實施例中，聚丙烯醯胺可用聚丙烯醯胺的衍生物、天然高分子絮凝 劑、二氰胺-曱醛聚合物、天然高分子絮凝劑的衍生物、二氰胺-甲醛聚 合物的衍生物中的一種或多種的混合物直接替代；硫酸鋁可用Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種或Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種的衍生物 直接替代。石膏粉主要是提供Ca、對水體無害，無需限定用量， 一般用100 克或以上，上到無限。本發明一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法，實施例二為海水水體修復中試25L海水(PH值6， SS值0.9g/1,高鹽度水)加入硫酸鉛固體10g放 置1天後過濾，得到游離鉛含量約2mg/1的鉛汙染海水，在該海水中加入 硝酸鎘和氯化鉻使Cd2+離子含量約為2mg/1， Cr3+離子含量約為2mg/1，攪拌 使水流速度約0. 1m/s為中試對象。以遼寧海城菱鎂礦細粉(全部過400目篩)100克，褐鐵礦還原而得的 多孔磁鐵礦粉(還原煅燒前經球磨全部過400目篩)30克在容器中與30克 固含量0. 5%微生物絮凝劑(來源於厭氧池生物膜刮削而得)水溶液混合， 生成的絮凝體用1%氯化鐵5ml浸潤5秒交聯後，得到輕度交聯微生物絮凝 體，將輕度交聯微生物絮凝體切割成約2立方釐米的塊狀用無紡布包夾成 片狀模塊投入海水中作為菱鎂礦飄帶模塊，100克石膏粉末用無紡布包夾後 投入海水中作為石膏礦模塊，1小時後用磁鐵捕捉將菱鎂礦飄帶模塊取出， 菱鎂礦飄帶模塊表面發現無紡布纖維隙縫中翁附大量暗灰綠沉澱物未被水 流衝散。測定處理後水中Pb"濃度為0. 048mg/l,Cd"離子含量為0. 076mg/l， Cr3+離子含量為0. 093mg/l。水中懸浮物值降至0. 7g/l, PH7. 5。當水中補 充鐵離子後C +離子可繼續下降到低於0. 05mg/l，補充磷酸根離子後Cd2+ 離子含量可繼續下降到低於0. 02mg/l。上述方法中，如用石膏粉末代替石 膏礦模塊則水體中水中懸浮物明顯上升，可能較不利於魚類呼吸，但重金 屬處理效果沒有下降，屬於本發明方法的一種較差的引申。本實施例中，微生物絮凝劑可用聚丙烯醯胺、聚丙烯醯胺的衍生物、 二氰胺-曱醛聚合物、天然高分子絮凝劑的衍生物、二氰胺-甲醛聚合物 的衍生物中的一種或多種的混合物直接替代；氯化鐵可用Al3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種或A廣、Ti3+、 Ti4+、 Zr"、硼酸中的一種的衍生物直接替 代。石膏粉主要是提供Ca、對水體無害，無需限定用量， 一般用100克或 以上，上到無限。本發明 一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法，實施例三為靜止池塘水中試試^r:IOOOL池塘水(PH6. 5,SS值1. 3克/升，含大量藻類)加入鉛離子3克 為模擬汙染水，以手拖網的方法使掛在網上的模塊慢速運動來模仿拖船拖 動本處理:模塊治理重汙染池沼湖泊。以遼寧海城菱4美礦細粉(全部過400目篩)5公斤，和無紡布抖動混合 在一起，此時礦粉夾雜在無紡布隙縫中。再用2公斤3%丙烯酸接枝澱粉溶 液(天然高分子絮凝物的衍生物)使無紡布和礦粉潤溼絮凝，形成無紡布 包裹夾雜的絮凝體(該方法製作大型模塊比較方便，為權利要求書1中制 作工藝的一種較好的引申)，潤溼後用0. 5公斤的1°/。硼酸鈉水溶液澆上，反 復揉折使丙烯酸接枝澱粉溶液輕度交聯，得到菱鎂礦飄帶模塊；另外以5 公斤石膏塊打碎包裹在無紡布中，得到石膏模塊。兩種模塊均掛在網上慢 速拖動。75分鐘後取水樣，用硝酸消化後測定鉛含量為0. 039mg/l， SS值 0. 5g/l， PH7. 5，無紡布上黏附大量灰綠色物質，證實重汙染靜止水體已被 修復。本實施例中，丙烯酸接枝澱粉溶液可用聚丙烯醯胺、聚丙烯醯胺的衍 生物、二氰胺-甲醛聚合物、天然高分子絮凝劑、二氰胺-曱醛聚合物的 衍生物中的一種或多種的混合物直接替代；硼酸鈉可用Al3+、 Fe3+、 T廣、iT+、 Zr4+、硼酸中的一種或A廣、Ti3+、 Ti4+、 Zr"中的一種的衍生物直接替代。石 膏粉主要是提供Ca、對水體無害，無需限定用量， 一般用5公斤或以上， 上到無限。
權利要求
1. 一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法，其特徵在於通過如下方案實現將100重量份的菱鎂礦細粉用0.01-5重量份的高分子絮凝劑絮凝或團聚，絮凝或團聚成的絮凝體用0.001-1重量份的交聯劑進行輕度交聯穩定，得到輕度交聯絮凝體，將此輕度交聯絮凝體用無紡布複合，得到菱鎂礦飄帶模塊，將此菱鎂礦飄帶模塊放入需修復的水體中；將石膏礦塊或粉末包裹後得到石膏礦模塊，將此石膏礦模塊置於需修復的水體中或水底；通過菱鎂礦飄帶模塊和石膏礦模塊共同作用，將水中的重金屬離子、Ca2+和吸附重金屬離子的其他懸浮物一起吸附共沉澱到菱鎂礦飄帶模塊上，為菱鎂礦飄帶模塊中的輕度交聯絮凝體和無紡布所捕捉容納。
2、 根據權利要求1所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於上述吸附有重金屬離子、Ca"和吸附重金屬離子的其他懸浮物 的菱鎂礦飄帶模塊通過網捕進行收集處理。
3、 根據權利要求1所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於上述菱鎂礦細粉先與0-50重量份的^磁性粉末進行混合後再用 上述高分子絮凝劑絮凝或團聚。
4、 根據權利要求2所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於上述吸附有重金屬離子、Ca"和吸附重金屬離子的其他懸浮物 的菱鎂礦飄帶模塊通過網捕或》茲場捕捉進行收集處理。
5、 根據權利要求1所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於上述高分子絮凝劑為聚丙烯醯銨、天然高分子絮凝劑、二氰 胺- 曱醛聚合物中的一種或多種的混合物。
6、 根據權利要求1所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於上述高分子絮凝劑為聚丙烯醯銨、天然高分子絮凝劑、二氰 胺-甲醛聚合物中的一種的衍生物或其中的多種的衍生物的混合物。
7、 根據權利要求1所述的一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法， 其特徵在於:上述交聯劑為Al3+、 Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種或 Al3+、 Fe3+、 Ti3+、 Ti4+、 Zr4+、硼酸中的一種的衍生物。
全文摘要
本發明公開了一種應急無損修復重金屬汙染水體的方法，將菱鎂礦細粉與磁性粉末混合，然後用高分子絮凝劑絮凝或團聚，絮凝或團聚成的絮凝體用交聯劑進行輕度交聯穩定，得到輕度交聯絮凝體，將此輕度交聯絮凝體用無紡布複合，得到菱鎂礦飄帶模塊，將石膏礦用無紡布包裹得到石膏礦模塊，將菱鎂礦飄帶模塊和石膏礦模塊共同投入水體中。與現有技術相比，本發明的獨特優勢在於處理過程中pH穩定在5-9之間，無水中懸浮物汙染、無二次汙染，處理後游離態重金屬離子如Pb2+達到飲用水標準，Cd2+低於0.1mg/l，並可降低Cu2+、Hg2+、Mn2+、Cr3+濃度，對水體中處於被懸浮物吸附狀態的重金屬離子同樣具備較好的捕捉能力。
文檔編號C02F1/52GK101274794SQ20081007097
公開日2008年10月1日 申請日期2008年4月24日 優先權日2008年4月24日
發明者袁建軍, 陳楷翰, 陳清施 申請人:泉州師範學院