[发明专利]一种用于修复污染场地的新型还原剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于修复污染场地的新型还原剂，按干基质量百分数，包括以下组分：微米铁粉：70%～95%；辅助剂：5%～30%。其中，辅助剂按干基质量百分数由以下组分组成：黄原胶：45%；废糖蜜：54%；醋酸菌粉：1%。该还原剂能够有效避免微米铁粉在使用过程中的沉降与团聚现象，显著改善微米铁粉在污染土体、水体中的分散均匀程度；大幅度降低反应体系的氧化还原电位，明显提高微米铁粉的对土壤及地下水中污染物的还原除去效率；并可有效平衡反应体系的酸碱度，最终实现对土壤及地下水中污染物的高效还原修复。同时还提供该还原剂的制备方法，可实现废料利用，制备成本低廉，操作简易。

技术领域

本发明属于环境修复和环境岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种用于修复污染场地的新型还原剂及其制备方法。

背景技术

铁元素作为活泼金属，广泛存在于自然界中，其包含三种价态：三价铁、二价铁、零价铁(即铁单质)，价廉易得。其中零价铁具有较强的还原能力，因此可将氧化性较强的六价铬离子以及含氯有机污染物如氯烷烃、多氯联苯等还原降解，使其变成无毒或低毒的降解产物，因而被运用于去除土壤及水中的可还原的污染物。零价铁还原技术已成为环境污染治理和修复领域一项具有广阔应用前景的新技术。

现阶段零价铁还原技术使用的零价铁材料按粒径可分为纳米铁粉、微米铁粉、毫米铁粉共三种，但其直接应用于污染场地的修复中均还存在不少需要克服的问题。其中纳米铁粉虽然反应活性较高，但其制备过程复杂，对材料及设备要求高，生产成本偏高，产品纯度低，粒度分布也极不均匀，难以实现工业化批量生产；同时由于纳米铁粉的比表面能极高，易发生团聚，且较高的反应活性也很容易导致其被空气及地下水中的氧气氧化，进而能够造成纳米铁粉表面钝化，严重损害使用效果；并且纳米铁粉的反应选择性较差，在污染地层中迁移时，易与非目标物质反应而影响修复效果；此外纳米级别的铁粒子较易通过多种途径进入生物体，并被生物体吸收，进而会对生物体产生毒害作用。而毫米铁粉虽然制备简单，容易大规模生产，但由于粒径较大，其反应活性较低，还原能力较弱，对污染物的还原去除能力效果较差；且由于比表面积较小，一旦部分铁粉颗粒表面被氧化钝化，即能大幅度降低铁粉的整体还原效率，易造成铁资源的浪费：此外由于重力作用明显，普通的压力泵送方式难以实现药剂的可靠输送，毫米铁粉极易在容器及管道底部沉淀进而产生淤堵，且在污染地层中的迁移距离较短，运用注入等方式修复地层中污染物的施工难度较高，其用于污染场地修复的意义不大，不具有大规模推广应用价值。而微米铁粉由于粒度适中，制备简单，成本低廉，同时还具有较高的反应活性、比表面能、还原能力和较低的生物体毒性，成为零价铁技术的理想介质。但相对于纳米铁粉，微米铁粉的密度依然较大，其在地层中尤其是地层中的地下水中的悬浮稳定性较差，通常在很短时间(0～15s)内就会发生重力沉降，影响其在污染地层中的迁移，使其无法在污染区域长期停留，从而只有小部分微米铁粉能够与污染物充分接触，不利于还原反应带的构建和污染物的彻底修复。此外由于微米铁粉通过与污染物直接作用进行还原修复，因此难以去除与土壤中土颗粒、有机质成分紧密结合的那部分污染物，所以修复效率偏低。当地下水处于流动状态或地下水中存在高浓度溶解氧，以及地层透气性透水性较好的情况下，地层环境中的氧化还原电位将保持在较高水平，此时微米铁粉易被地层中的氧气氧化，进而使其还原修复能力大大折扣。此外，微米铁粉对污染物的还原能力受环境酸碱度变化的影响明显。一般而言，偏酸性环境(pH值＝3.0～4.0)有利于微米铁粉对污染物的还原降解，其他pH值范围内微米铁粉的还原修复能力损失明显。因此微米铁粉与地层修复前需进行污染地层酸碱度调节操作，且还原修复结束后需要添加碱性物质以使得污染地层的酸碱度恢复到中性范围。这进一步增大了微米铁粉修复技术的应用成本和操作难度。

发明内容