[发明专利]一种制备复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料的方法，包括以下步骤：(1)将钨酸钠、硫酸铁、硫酸铝混合得铝铁钨试剂，再将其溶于水中得铝铁钨水溶液；(2)将铝铁钨水溶液进行低温等离子体照射处理，得铝铁钨活化液；(3)将铝铁钨活化液与碱液混合，然后进行低温等离子体照射处理，静置陈化，烘干，即得复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料。本发明所制备的材料为一种可同时用于污染土壤稳定和污染水体净化的复合多功能材料，可有效修复高含水率污染土壤或高悬浮物污染水体；可有效去除垃圾渗滤液混合泥浆中99％以上的污染物(COD、氨氮、铅、镉)并将污染物有效固定在分离的泥中；制备过程简单，原料来源广泛且易得。

技术领域

本发明涉及复合型多功能材料的制备方法，尤其涉及一种制备复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料的方法。

背景技术

城市污水处理厂在处理净化各类污水时会产生大量的高含水率絮状泥粒。这种泥介于液体和固体之间，具有明显的浆态特征。这种高含水率污泥中的有机物及重金属含量高，目前仍没有很好的方式对其处置。若长期堆置在室外，不仅会释放大量异味，而且还会对堆置区的土地及地下水造成污染。

当前，针对这一类高含水率污泥，在处置前会通过离心将泥与水有效分离，然后再分别处置固体和液体部分，或是直接将高含水率污泥烘干至低含水率后再进行处置。对于通过分离得到的液体，需要加入吸附剂或絮凝剂，搅拌混合后再离心获得含重金属的固体。对于通过分离得到的固体，需要做固化或稳定化处置，通常处置过程中仍需调控含水率。

总体而言，目前对于高含水率污泥的处置，工艺程序较多且处置效果差。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种制备复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料的方法，所制备的多功能材料可实现对高含水率污泥的高效修复，且处置过程简单。

技术方案：本发明所述的制备复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料的方法，包括以下步骤：

(1)将钨酸钠、硫酸铁、硫酸铝混合得铝铁钨试剂，再将其溶于水中得铝铁钨水溶液；

(2)将铝铁钨水溶液进行低温等离子体照射处理，得铝铁钨活化液；

(3)将铝铁钨活化液与碱液混合，然后进行低温等离子体照射处理，静置陈化，烘干，即得复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料。

其中，所述步骤(1)中钨酸钠、硫酸铁、硫酸铝的质量比为2～10:4.5～25:100，进一步优选为2～10:5～25:100；所述水与铝铁钨试剂的液固比为0.5～2.5:1。

所述步骤(2)中低温等离子体照射的时间为1～5.2h，进一步优选为1～5h，放电电压为5～55kV，作用功率为5～75kW，作用气氛为空气或氧气。

所述步骤(3)中碱液为0.5～7.5mol/L的氢氧化钠水溶液或碳酸钠水溶液；碱液与铝铁钨活化液的体积比为4.5～26:100，进一步优选为5～25:100；低温等离子体照射的时间为1～3h，放电电压为5～55kV，作用功率为5～75kW，作用气氛为硫化氢；所述静置陈化时间为2～12h，烘干温度为40～160℃。

在低温等离子体放电过程中，空气中的氧气在放电通道中发生电离和解离生成氧自由基和臭氧。氧自由基和臭氧可使得三价铁离子转化为高铁酸根，同时促进部分铁铝发生水解聚合，生成聚合硫酸铝铁。钨酸根和高铁酸根吸附在聚合硫酸铝铁上。将碱液与铝铁钨活化液体混合后，搅拌过程中氢氧根与游离态的铁和铝反应生成铁铝混合沉淀。在低温等离子体放电过程中，硫化氢在放电通道中发生电离和解离生成硫自由基和氢自由基。硫自由基和氢自由基可与钨酸根和三价铁离子反应生成二硫化钨和硫化铁。同时低温等离子体放电过程中释放的热量协同氢氧根离子可进一步促进聚合硫酸铝铁的生成。在搅拌过程中二硫化钨、硫化铁、铁铝混合沉淀、聚合硫酸铝铁充分混合，真空烘干后即可得到复合土壤稳定剂和水体絮凝剂多功能材料。