[发明专利]一种原位修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种原位修复材料及其制备方法和应用，其通过使硝酸盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中，然后加入水泥固化形成所述原位修复材料；其中，控制所述的硝酸盐与所述的硅酸盐的投料摩尔比为1:2~10:1，所述的水泥的投加质量为所述的硝酸盐和所述的硅酸盐的质量之和的0.5~10倍。本发明的修复材料的活性组分含量高，释放速率慢且可控，可持续发挥治理修复效果，可应用于受污染河道、湖泊等水体的治理，还可应用于受污染场地的治理与修复。

本案是申请日为2019/8/23，申请号为2019107874358，专利名称为一种缓释型受污染底泥原位修复材料及其制备方法和应用的分案申请。

技术领域

本发明属于水处理新材料技术领域，具体涉及一种原位修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

过去三十年来，我国经济社会的快速发展使得很多城市或区域的河道、湖泊等水体受到严重污染，许多河道表现出黑臭甚至中度黑臭的特点，不少湖泊和城市内河表现出富营养化特征，严重影响水生态系统健康和水环境质量改善，降低周边居民生活质量和对美好环境需求的改善。对河道水环境进行治理是我国当前水环境治理和水质综合改善的重要任务。

长期滞留在河道底部的淤泥是重要的污染源，也是最主要的内源。为了控制内源污染对水体的影响，往往采取清淤的方式将底泥从河道中清出。这不仅工程量大、投资高，而且存在处置填埋场地有限、治理过程中恶臭等问题。若能采用原位修复的方法将底泥进行修复，不仅可有效降低工程成本，而且避免了上述诸多不利影响。

重污染河道底泥一般表现为氧化还原电位低、微生态结构失调等特征，底栖动物、原生动物难以存活生长，微生物以厌氧型微生物为主。若能通过物理、化学、生物、生态等手段调剂和改善底质环境，则有可能逐渐恢复河道微生物与生态多样性，改善水体质量、提升自净能力。有研究表明，硝酸盐可作为电子受体改善底泥微环境、调控底泥微生物群落结构，从而表现出改善底泥质量、提升水体水质的效果。但是，投加硝酸盐会导致水体总氮指标提高。更为重要的是，硝酸盐溶解度高，会很快通过浓度梯度、水动力等作用交换到水体中，影响其利用于底泥修复的效率。

申请公布号为CN109607829A的发明专利公开了一种黑臭水体修复药剂及其制备方法，该专利的修复药剂虽然可以高效持久地对黑臭水体提供修复，但是，该药剂成分较为复杂，其包括内核和外壳，内核由粘结剂、发泡剂、骨料、复合菌制剂、复合矿物和水组成；外壳由粘结剂、释氧剂、氨氮氧化剂、骨料、外加剂和水组成。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种活性组分可缓慢释放且原料成分简单的受污染底泥原位修复材料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种原位修复材料，其通过使硝酸盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中，然后加入水泥固化形成所述原位修复材料；其中，控制所述的硝酸盐与所述的硅酸盐的投料摩尔比为1:2～10:1，所述的水泥的投加质量为所述的硝酸盐和所述的硅酸盐的质量之和的0.5～10倍。

优选地，使硝酸盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中的方法为：将硅酸盐溶液的pH调节至3～4.5时，加入硝酸盐，在搅拌的条件下调节反应体系的pH为2.2～2.6，反应60～120min。

进一步优选地，所述的硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾。

进一步优选地，所述的硅酸盐溶液中硅酸盐的浓度为1～5mol/L。

进一步优选地，所述的硅酸盐溶液中还加入有聚丙烯酰胺，其中，所述的聚丙烯酰胺的质量为所述的硅酸盐质量的0.1％～0.5％。

优选地，所述的原位修复材料呈块状或平均粒径范围为20～50目的颗粒状。

本发明的第二方面提供一种所述的缓释型受污染底泥原位修复材料的制备方法，包括依次进行的如下步骤：