[发明专利]一种双金属高分子渗透反应墙填料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到去除地下水Cr(VI)污染的渗透反应墙技术所采用的双金属高分子填料，详细地涉及到运用海藻酸钠包裹铁-铜双金属的填料。

本发明还涉及上述填料的制备方法。

背景技术

重金属污染水体和土壤是当今面临的严峻环境问题之一，其中Cr(VI)是已被研究证实的“三致”污染物。我国《饮用净水水质标准》规定Cr(VI)标准为≤0.05mg/L。我国许多地方的地下水中Cr(VI)严重超标，如青海海北化工厂粗放生产导致的地下水六价铬浓度高达1147mg/L，青岛红星化工厂导致的地下水六价铬浓度达到140mg/L。

受铬污染的地下水的修复通常采用抽出-地表化学处理法，但存在成本高、周期长、能耗大、易造成地面二次污染等缺点。近年来，零价铁PRB技术以其能耗低、不造成二次污染等优势迅速兴起，但Fe⁰粉与Cr(VI)发生的是表层反应，生成Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀附着在零价铁粉表面阻碍Fe⁰粉与Cr(VI)的进一步反应，导致零价铁粉钝化，从而利用率极低。同时表面生成的这些沉淀还会导致Fe⁰粉板结，影响PRB的渗透性，成为实地应用中的一个限制性设计参数。

针对这些问题，国内研究主要集中在降低铁粉粒径方面：

申请号200810026815.1，中性条件下提高零价铁除铬催化还原活性的方法中所述，采用电沉积的方法制备的零价铁直径小于50nm，催化活性比一般零价铁效率高2.2倍。

申请号201010197587.1，一种纳米零价铁为引发剂处理典型重金属、有机氯废水方法中所述，将纳米零价铁进行预处理制备成引发剂，加入到装有废水的反应器中，在水浴恒温振荡器内振荡，振荡速度为160-180r/min。反应一定时间，实现对各种废水的处理。此方法除铬性能高效，但纳米零价铁易团聚、易氧化失效，而且这种引发剂反应条件苛刻，无法运用于地下水的原位修复。

申请号2011102331666.4，一种在空气中稳定的纳米零价铁及其制备方法中所述，在纳米零价铁的表面包覆二氧化硅来避免纳米零价铁被氧化，但在实际工程中，包覆二氧化硅会阻碍纳米零价铁与六价铬的反应。

申请号200910067642.2，纳米零价铁基功能宏观球的制备方法中所述，采用聚乙烯醇-海藻酸钠在无氧条件下包裹纳米零价铁来分散纳米零价铁，纳米零价铁虽分散开了，但实际应用中纳米零价铁极易被空气氧化，大大降低了纳米零价铁的处理效率，且聚乙烯醇作为包裹材料不仅没海藻酸钠直接包裹效果好还影响水质，需增加后续的处理单元，同时单纯包裹制备出的填料强度达不到工程应用的要求。

目前国内外研究已有双金属去除重金属及有机氯化物的报道，如申请号200510062301.8，乳化态纳米级零价铁及纳米级双金属的制备方法及其用途中所述，制备的纳米级零价铁或纳米级Fe-Pd双金属用于含有机氯化物、硝酸根及重金属污染物水的同步修复。乳化态纳米双金属颗粒的比表面积大，分散性也比非乳化态的好。但它也没能改变纳米零价铁在实际工程应用中易氧化失效、成本高的缺点，且乳化态度纳米级双金属颗粒成形性差，强度低，不适合大规模工程应用。因此单纯采用双金属或降低铁粉粒径的方法以及单纯采用包裹材料的方法来处理Cr(VI)，不能充分利用零价铁的比表面积，不能达到工程应用的强度要求，处理效果仍不显著，距大规模工程应用仍有一定的差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双金属高分子渗透反应墙填料。

本发明的又一目的在于提供一种制备上述双金属高分子渗透反应墙填料的方法。

为实现上述目的，本发明提供的双金属高分子渗透反应墙填料，通过以下方法得到：

1)运用置换反应将金属铜镀到零价铁粉表面，制备得到零价铁粉和金属铜的双金属颗粒；

2)将双金属颗粒分散到海藻酸钠溶液中制成混合溶液，将混合液负载于无机载体上；

3)将步骤2的产物加入到CaCl₂溶液中固定化，制成双金属高分子渗透反应墙填料。

本发明提供的制备上述双金属高分子渗透反应墙填料的方法，主要步骤如下：

1)将金属铜置换到零价铁粉表面，烘干后得到双金属颗粒；

2)将海藻酸钠加水溶解，制成海藻酸钠溶液；

3)将双金属颗粒加入到海藻酸钠溶液中，使双金属颗粒在海藻酸钠溶液中分散开形成混合溶液；

4)将无机载体加入到混合溶液内搅拌；