[发明专利]一种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，本发明复合材料采用廉价的兰炭末作为碳源，以廉价的煤液化残渣作为粘合剂和释氧剂，采用浸渍和硝酸盐热分解法，将零价铁牢固地负载到兰炭末上。本发明不仅利用了大量难处理的兰炭末和煤液化残渣，变废为宝，降低了生产成本，而且提升了复合材料的结构稳定性，降低了零价铁的流失。本发明复合材料集氧化还原和吸附功能，具有较高的结构强度、较好的经济性，可适用于多种地下水污染场合的治理。

技术领域

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

背景技术

我国地下水资源储量丰富，但近几年，由于受到环境污染，使得地下水中积累了大量的有机物、高浓度氮磷、重金属等，据报道，目前能够满足地下水I～III类质量标准的地下水仅占63％左右，因此，地下水资源修复工作不得不引起我们的重视。

当前，地下水修复技术主要包括原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术是在地下修建污染水处理装置，适用于预防地下水污染和处理已污染的地下水，但存在安装繁琐，反应介质易破损，需要定期更换；异位修复技术需要将污染的地下水抽出进行处理，适用于短时间内需要处理的地下水，但存在成本高，耗时长，效率低等缺点。渗透性反应墙(PRB)属于原位修复技术的一种，当污染地下水流经反应墙时，与反应介质发生沉淀、吸附、氧化还原等一系列物理、化学和生物作用而被固定、转化或降解。随着反应介质的不断改良，PRB技术被广泛应用于有机物、氮磷、重金属等污染地下水的处理。因此，新型渗透性反应墙材料的研发是目前PRB技术应用的重点工作之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渗透性反应墙复合材料及其制备方法和应用，旨在将高活性的零价铁与高比表面积的多孔兰炭末结合起来，制备出具有氧化还原和吸附性能的多功能渗透性反应墙复合材料。

本发明的技术方案如下：

本发明渗透性反应墙复合材料的制备过程包括如下步骤：

步骤1，称取1～2质量份的硝酸铁，配制成硝酸铁溶液；

步骤2，将10质量份的兰炭末加入到步骤1配制成的硝酸铁溶液中，并加入1质量份的乙醇将兰炭末进行分散，制成混合液A；

步骤3，将步骤2制成的混合液A依次进行超声浸渍、恒温震荡、干燥和研磨，制成硝酸铁-兰炭末的混合物粉末A；

步骤4，将1～4质量份的煤液化残渣加入到步骤3制成的混合物粉末A中，混合均匀，制得混合物粉末B；

步骤5，将步骤4中的混合物粉末B压制成型，接着进行物理活化，冷却后得到所述渗透性反应墙复合材料。

在管式炉内进行物理活化。

所述步骤3中，超声浸渍时间为4h；恒温震荡温度为40℃、时间为1h；干燥温度为105℃、时间为12h；干燥后的粉末研磨至200目。

所述步骤5中，将混合物粉末B压制成圆柱体，圆柱体的直径为5～8mm，高为10～15mm，质量为0.4～1.5g。

混合物粉末B压制时采用冷压成型，成型压力为3～5MPa。

所述步骤5中，物理活化时，物理活化气体为二氧化碳，其他物理活化条件为：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，本发明的物理活化为高温物理活化。

兰炭末是低变质煤低温干馏后的固体产物碎屑，是渗透性反应墙复合材料的主体吸附材料；煤液化残渣是煤液化后的固体废弃物，是渗透性反应墙复合材料的粘结剂和释氧剂。

兰炭末和煤液化残渣粒度范围均在100～300目。