[发明专利]一种原位去除地下水中铬的新型介质填料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下水中铬污染修复用新型介质填料的制备方法，它属于地下水污染修复技术领域，主要用于地下水铬污染的原位修复。

背景技术

在我国，电镀、皮革、制药、研磨剂、防腐剂、颜料以及合成催化等行业的生产中均可产生含铬的废水、废气、废渣，造成严重的铬污染。根据中科院生态所研究报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷。与其他重金属不同，铬常以铬酸根(CrO₄^2-)、铬酸氢根(HCrO₄^-)、重铬酸根(Cr₂O₇^2-)等六价阴离子的形式存在，土壤对其截留阻滞作用微弱，导致地下水也遭受到铬的污染。我国许多地方的地下水中Cr(VI)严重超标，如锦州铁合金厂造成周围大范围的地下水被Cr(VI)严重污染，超过标准200多倍，无法饮用。包头第二化工厂产生的含铬废渣对包头市韩庆坝地区的地下水造成严重污染，Cr(VI)的质量浓度超标上千倍。

目前，处理废水中六价铬常用的方法有化学还原-沉淀法、离子交换法和吸附法等。其中，吸附法被认为是最有效的方法，因而许多研究者致力于开发以环境矿物材料为原料的吸附剂，如沸石、蒙脱石、羟基磷灰石等。但目前的研究多针对含铬废水，其吸附的最佳pH值与地下水系统不相符合，对受污染的地下水只能先抽出、调节pH后再处理，其操作复杂、费用较高。因此，研制开发高效、廉价、原位修复地下水铬污染的新型材料具有极大的现实意义。

发明内容：

针对现有地下水除铬技术中吸附法操作复杂、费用较高的缺点，本发明提出了一种原位去除地下水中铬的新型介质填料制备方法。

本发明的技术方案是将清洗过的电石渣投入磷酸溶液中，经清洗的电石渣主要成分为Ca(OH)₂，还含有少部分CaS。用电石渣控制反应的pH值在9.28～10.38之间，反应约2～3h完成，主要生成磷酸氢钙。该反应还会生成少量的硫化物，它可以还原部分六价铬为三价铬，有助于总铬的去除。然后向该溶液中通入1～20个大气压力的CO₂，在室温到250℃之间反应，经1～24h反应后生成沉淀物。通入的CO₂有助于沉淀物形成多孔结构，使其通道和空穴数增加，比表面积增大，有利于铬的物理吸附。将20％～60％浓度的工业盐酸加入铝土矿中，至反应产物pH接近中性，然后将反应产物加入上述沉淀物中，浸泡12～48h。经浸泡后，沉淀物中的钙可被一部分铝类质同像替代，从而使制得的材料产生永久正电荷，有利于对阴离子的吸附；浸泡还可以使铝或铝的氢氧化物填充于层间空隙，加强对铬的静电吸附和共沉淀作用。产物经浸泡后过滤，然后在室温到90℃之间干燥2～48h，即制得新型介质填料。

上述电石渣与磷酸，主要发生如下的反应：

Ca(OH)₂+H₃PO₄＝CaHPO₄+2H₂O

通入CO₂时，溶液中发生如下反应：

CaHPO₄+CO₂+Ca(OH)₂→Ca₁₀(PO₄，CO₃)₆(OH)₂+H₂O

上述沉淀物浸泡时，主要发生如下反应：

Ca₁₀(PO₄，CO₃)₆(OH)₂+xAlCl₃→Al_xCa_10-x(PO₄，CO₃)₆(OH)₂^x++xCaCl₂+xCl^-

本发明的有益效果：

(1)本发明制得的新型介质填料，可以有效地原位去除地下水中的铬，无需抽出处理。

(2)本发明采用工业废弃物电石渣制备材料，实现了废物的资源化利用，不仅节约了成本，而且产生了良好的社会和环境效益。