[发明专利]一种吸附型渗透性反应墙复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种吸附型渗透性反应墙复合材料及其制备方法和应用，本发明复合材料是以高比表面积和孔隙率的兰炭末为主体材料，以高粘结性的煤液化残渣作为粘合剂和释氧剂，通过压制成型和高温物理活化处理制备而成。本发明的复合材料与活性炭材料相比，具有结构强度高、经济成本低、化学稳定性高等优势，可适用于垃圾处理场、矿山堆场、固废填埋场等场合造成的高有机物含量、高重金属离子含量的污染地下水治理。

技术领域

本发明属于地下水修复技术领域，具体涉及一种吸附型渗透性反应墙复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

地下水资源是工业和农业生产中不可或缺的资源之一，但随着农药化肥的超标使用、污染废弃物不合理堆填以及工业废水和城市污水的不当处理，使得地下水资源遭到严重的破坏，并且由单一污染转变为混合污染，导致地下水污染情况越来越复杂，治理难度也越来越大。在众多的地下水污染治理技术中，渗透性反应墙(Permeable ReactionBarrier,PRB)技术因其高效廉价、安装简便、维护简单等优势，从而得到较多研究者的关注。此项技术已在北美和欧洲的一些国家展开了大量工程实践，均取得较好的处理效果。渗透性反应墙技术中最关键的难题在于反应介质的选择，这直接关系到污染地下水处理的效果、渗透性反应墙的使用寿命、处理成本等问题，因此，要求反应介质必须具有较高的化学稳定性、较好的结构稳定性、环境友好性、经济性等。

在渗透性反应墙反应介质中，活性炭及其改良产物对苯、酚、醌等有机污染物的去除表现出较高的活性，然而，采用活性炭作为反应介质，存在材料成本较高，结构稳定性差，易破碎等缺陷。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种吸附型渗透性反应墙复合材料及其制备方法和应用，本发明的吸附型渗透性反应墙复合材料制造成本低，强度较高，结构稳定性良好，能够提升污染地下水处理的效果和渗透性反应墙的使用寿命，降低处理成本。

本发明的采用的技术方案如下：

一种吸附型渗透性反应墙复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，将兰炭末、煤液化残渣和释氧剂混合均匀，得到混合物A，其中，兰炭末的质量为液化残渣、释氧剂与兰炭末总质量的65％～88％，煤液化残渣的质量为液化残渣、释氧剂与兰炭末总质量的10％～30％，释氧剂的质量为液化残渣、释氧剂与兰炭末总质量的2％～5％；

S2，将混合物A压制成型，得到生坯料；

S3，将生坯料进行物理活化，制得所述吸附型渗透性反应墙复合材料。

释氧剂中，以质量份数计，包括2～4份的CaO₂、1～2份的MgO₂和0.5份的Fe₂O₄。

以质量百分数计，煤液化残渣包含：0.14％～1.15％的水分、10.42％～17.74％的灰分、32.24％～33.75％的挥发分和48.37％～56.19％的固定碳。

以质量百分数计，煤液化残渣包含：75.00％～78.59％的碳、3.28％～4.88％的氢、0.79％～0.99％的氮、1.26％～2.16％的硫和12.55％～17.83％的氧。

S2中，采用冷压成型将混合物A压制成生坯料，成型压力为3～5Mpa，单个生坯料质量在0.4～1.5g。

S3中，物理活化时，物理活化气体为二氧化碳，升温速率为10～30℃/s，物理活化终温为800～900℃，恒温时间为90～120min，气体流量为200～300mL/min，该物理活化为高温物理活化。

兰炭末和煤液化残渣的粒度为100～300目。

兰炭末和煤液化残渣的粒度为200目。