[发明专利]过滤介质中的零价金属的生产方法

说明书

本发明涉及在过滤介质内部直接生产基于零价金属的微米粒子和/或纳米粒子的方法，和/或，产生覆盖甚至是部分地覆盖过滤介质的基于零价金属的覆盖层的方法，包括如下步骤：将含有金属盐的至少一种溶液引入到过滤介质中，将含有无机还原剂的至少一种溶液引入到相同的过滤介质中，将两溶液引入过滤介质内的所述步骤以在时间和/或空间上分开的方式来实施，以便在过滤介质中获得金属离子和还原剂的混合物以及实现金属本身的化学还原，从而在过滤介质内部形成基于零价金属的微米粒子和/或纳米粒子和/或覆盖层。本发明的目的是使过滤介质功能化，和/或，改变过滤介质本身或通过其的流体的机械性能和/或化学性能和/或化学物理性能和/或流体力学性能和/或地球化学性能和/或表面性能。

技术领域

本发明的目的在于提供一种在过滤介质内部生产微米粒子和纳米粒子的方法和/或制作基于零价金属的覆盖层的方法，其中该覆盖层尤其覆盖过滤介质本身或其部分的表面。

该方法能够应用于任何类型的过滤介质，例如，包括但不限于，多孔介质，颗粒介质，裂隙介质，多孔或过滤系统，填料和填充系统，彼此相互连接的孔和/或通道和/或腔室的系统，海绵，网络和网状系统，具有蜂窝状结构的元件，滤器，纤维织物，泡沫和膨胀材料，生物滤器，允许流体在内部过滤和/或渗透和/或散布和/或运输的系统。

该方法的目的是直接在过滤介质内部产生基于零价金属的微米粒子和/或纳米粒子和/或覆盖层，以便改变机械性能、化学性能(例如与其他物质反应的能力)、化学物理性能(例如吸收其他物质的能力)、流体力学性能(例如其多孔性和/或渗透性)、地球化学性能和/或表面性能(例如其表面电荷)。因此，该方法的可能应用是多样的，尤其包括：过滤介质的养护和/或功能化，用粒子和/或金属层覆盖(或包裹)颗粒的表面或过滤介质的破裂处，产生反应过滤床和/或催化过滤床，修复受污染的位点，废水的处理和消毒，在过滤介质中产生单个或多个反应区域，对空气流进行处理和消毒的支架的产生和/或功能化，过滤介质内部的物质和/或污染物的去除和/或固定和/或降解和/或转化。

背景技术

本发明的主要应用领域是受污染的含水层的修复。地下水资源的污染，尤其是含水层的污染，是如今的主要问题。人源的和自然源的大量污染物质不断地被引入到各种环境空间中，经常发现在土壤和地下水中是迁移和/或聚集的主要方式。这些物质大浓度且长时间的存在会威胁到人类健康，其方式或者是通过接触暴露、吸入或摄入的直接威胁，或者是因将这些物质引入到食物链而造成的间接威胁，此外，这些物质大浓度且长时间的存在还会威胁到环境和水生与陆地生态系统。

优选地，修复技术在其所处的环境基质内直接去除或固定污染物，尽可能地限制受污染基质本身(例如，地下水、土壤等)的去除。这能够显著降低时间、成本和修复的长期影响，此外，允许对预期用途的污染场地进行快速再分配。一种最有前途的修复技术是“纳米修复”，其在于注入到反应的微米粒子和/或纳米粒子的底土中以便在含水层和/或土壤内直接引起降解、转化和/或固定。该“纳米修复”在非侵入性处理的蓝图中已经逐渐证实自己是一种有竞争力的前卫技术，旨在取代通常较为无效或不够方便的传统技术。

根据污染物和待处理的场地，用于修复的微米粒子和纳米粒子可具有不同的组成；建议用于修复受污染含水层的一些纳米材料包括金属离子纳米粒子、氧化铁或硫化铁、双金属材料、基于零价金属和非金属载体(活性炭、沸石)的复合材料、乳化纳米粒子；在对污染场地进行修复中最令人感兴趣的纳米材料是基于零价铁的那些纳米材料，近些年来，这些纳米材料已经显示了在处理众多难降解污染物方面的卓越潜力，这些难降解污染物包括有机物(氯化烃)和无机物(重金属)，从微米尺度或纳米尺度检测，它们具有高的比表面积，这极大地提高了它们的反应性。例如，零价铁微米粒子和纳米粒子已经长期用于难降解污染物(诸如氯化烃)的降解。零价铁微米粒子和纳米粒子使得胶体悬浮液被直接注入到污染源，从而能够直接攻击隔离相中的污染物。