[发明专利]一种基于现场制备纳米铁的重金属污染地下水原位修复方法

说明书

一种基于现场制备纳米铁的重金属污染地下水原位修复方法，包括制备纳米铁悬浮液；布设注入井/监测井；原位注入；取样监测。制备纳米铁悬浮液是将固体铁盐溶解到去离子水中，将六偏磷酸钠溶于去离子水中，将水烧至沸腾，加入茶叶、干石榴叶、梨树叶和银杏叶，保持水温度，搅拌，将产物用滤网过滤所得滤液为植物叶子混合提取液，冷却，在植物叶子混合提取液中加入六偏磷酸钠溶液，再缓慢加入铁盐溶液，持续搅拌即得。本发明用多种植物叶子混合提取液还原铁离子，现场制备纳米铁悬浮液，并通过注入井注入到地下水污染区，形成原位反应带，从而实现去除目标污染组分、修复污染地下水的目的。本发明方法简单、易操作，无二次污染，且成本低。

技术领域

本发明涉及一种重金属污染地下水原位修复方法，具体是一种基于现场制备纳米铁的重金属污染地下水原位修复方法，属于地下水污染修复技术领域。

背景技术

地下水作为人类社会的供水水源和生态环境的重要资源，支撑着国民经济的发展，在社会可持续发展建设中具有重要地位。然而，随着社会经济的高速发展，排入地下水中的重金属离子已成为水环境中的一大类污染物质，其控制与治理技术成为环境工程领域的研究热点，其中，原位修复技术由于其修复彻底、工程周期短、成本低的优点，倍受国内外工作者的关注。

进入21世纪以来，随着纳米材料的广泛应用，纳米铁地下水原位修复技术迅速兴起。将纳米铁注入到含水层中，形成一个高效的原位反应带，可对地下水中砷、铬、铜、锌等多种重金属污染实现原位快速修复，应用潜力巨大。

纳米铁以悬浮液形式注入地下后，随水流迁移并与污染物接触发生吸附/还原反应，因此纳米铁在含水层中的有效分散和迁移是决定其修复效果的关键因素。目前研究者们多采用液相化学还原法，通过添加蔗糖、膨润土、表面活性剂、聚合电解质等材料，制备稳定性良好的纳米铁颗粒，然而，这样的纳米铁颗粒仍存在显著缺陷：一方面，改性剂的添加会使纳米铁粒径增大，注入地下后更容易沉积在含水层介质表面；另一方面，由于较高的反应活性，颗粒在保存及应用过程中增加了团聚的可能，从而影响纳米铁在地下环境中的迁移，较难形成有效的反应带。除此之外，液相化学还原法工艺复杂、昂贵、反应条件高，所用药剂对环境存在二次污染风险，这些问题都制约着纳米铁原位修复技术在实际工程中的应用。

发明人检索到以下相关专利文献：CN107952790A公开了一种污染场地原位修复方法以及实现该方法的系统，该方法包括：步骤一，向污染场地待修复介质中注入还原剂，使待修复介质中的三价铁至少部分地被还原为二价铁离子；步骤二，向待修复介质中注入氧化药剂，氧化药剂在二价铁离子的活化作用下对待修复介质进行修复。该发明提供的污染场地原位修复方法及系统，通过将还原剂注入到地下水中，利用还原作用，将地下水和土壤中富含的三价铁还原为二价铁离子，作为活化剂，随后将氧化药剂注入到地下水中，形成氧化体系，因而可以充分利用地下水和土壤环境富含的铁元素，不用额外添加二价铁离子或有效减少二价铁离子的加入量，避免地下水环境中铁离子浓度升高。CN104291400A公开了一种基于磁场的受污染地下水的原位修复方法，提供可解决纳米铁在地下水中不易迁移、修复完成后纳米铁无法回收等问题的地下水原位修复方法。1)在地下水污染区域上游打至少一口注入井；2)在地下水区域下游开挖一沟形槽；3)在沟形槽内设置一磁体并预留一定区域作为铁富集区；4)将纳米铁悬浮液注入到受污染的地下水区域，纳米铁在磁力作用下经污染区域向磁体移动；5)开启抽提泵，将富集区内铁抽出。磁体的磁体为纳米铁在地下水中的迁移提供动力，且修复完成后纳米铁可在磁体表面富集只需将其抽出就可避免因修复行为造成的二次污染。CN105460986A公开了一种污染场地的原位修复方法，所述原位修复方法至少包括如下步骤：在污染场地区域内设置降水井，通过灌、注方式向污染场地内灌注液体或气体，并通过所述降水井进行抽提，以将污染场地内的污染物去除；其中，所述设置降水井的施工方法包括：将管体压入土体指定深度；在所述管体中同轴设置降水井管；拔出所述管体，所述降水井管留存于土体中，以构成降水井。

以上这些技术对于如何使重金属污染地下水原位修复方法做到能现场制备纳米铁，并直接注入到待修复含水层中，并未给出具体的指导方案。