一种去除地下水中氯代烃的修复药剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种去除地下水中氯代烃的修复药剂及其制备方法和应用。本发明专利技术包括以下重量百分含量的组分：黄原胶1.5‑8.0％，硫酸亚铁0.5‑2.5％，脱氯碳源5‑18％，酵母提取物5‑12％，微米铁5‑15％，脱氧水余量；本发明专利技术还给出了上述修复药剂的制备方法。本发明专利技术的黄原胶和硫酸亚铁对微米铁的表面进行修饰，在脱氯碳源和酵母提取物的配合作用下，克服了重力沉降，改善了修复药剂在地下含水层中的悬浮稳定性和迁移流动能力，有利于原位注入，使其选择性、反应活性和去除效能大幅提升；该修复药剂环境兼容性好，可生物降解性，不会对地下环境造成污染，能够有效强化重金属和氯代烃类污染物的原位修复，具备广阔的应用前景。

A repairing agent for removing chlorinated hydrocarbons from groundwater and its preparation method and Application

The invention discloses a repair agent for removing chlorinated hydrocarbons from groundwater, a preparation method and application thereof. The present invention includes xanthan gum 1.5 8.0%, ferrous sulfate 0.5 2.5%, decarbonized carbon source 5 18%, yeast extract 5 12%, micron iron 5 15%, deoxidized water remaining amount, and the preparation method of the above-mentioned remediation agent is also provided. The xanthan gum and ferrous sulfate of the invention modify the surface of micron iron, overcome gravity sedimentation, improve the suspension stability and migration flow ability of the remediation agent in the underground aquifer, facilitate in-situ injection, greatly enhance its selectivity, reaction activity and removal efficiency, and improve the environmental compatibility of the remediation agent by the combination of decarbonized carbon source and yeast extract. Good, biodegradable, will not pollute the underground environment, can effectively strengthen the in-situ remediation of heavy metals and chlorinated hydrocarbon pollutants, has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种去除地下水中氯代烃的修复药剂及其制备方法和应用
本专利技术属于地下水原位修复的
，特别是指一种去除地下水中氯代烃的修复药剂及其制备方法和应用。
技术介绍
氯代烃不仅是一种重要的化工原料，也是一种电子元器件的清洗剂，还可以用作有机溶剂，在现代化工业中得到了广泛的应用，包括电子计算机行业、制造业和纺织业等。氯代烃属于重质非水相液体，微溶于水，同时又具有“三致”效应，即致癌、致畸、致突变，一旦进入地下水环境，便会形成一个持久性的污染源，持续污染周围的水、环境和危害生物体。目前，中国已遗留大量的受到有机氯代烃污染的棕色地块，亟需采取行动进行修复。此外，国内外大量饮用水源地(>60％)有机物的检出率频频上升，给居民饮用水安全带来极大的隐患。从土壤和地下水调查结果来看，氯代有机污染占主要部分，其中检出率最频繁以及检出浓度最高的一类氯代烃类污染物是三氯乙烯。由于地下水特殊的水文地质条件，使得地下水污染的治理并不如地表水的治理相对成熟，可供选择的修复技术非常有限。在20世纪末，抽出处理是地下水污染的主要治理方式，但该技术耗时长且处理费用高昂。随着研究的深入，原位修复技术相继出现，尤其是近年来零价铁及其衍生出的原位修复技术，极大的推动了土壤和地下水污染的治理。而注入式原位反应带凭借其操作技术简便和高度的灵活性，正逐步取代传统的可渗透反应墙技术，越来越受到人们的青睐。目前国内外已有超过50个以零价铁为反应活性介质的修复试点，该技术已达到工程应用的水平。基于注入式原位反应带的作用过程和机理，要求活性反应介质能够在含水层中自由迁移，因此小粒径铁颗粒，例如：纳米铁(nano-scalezero-valentiron，nZVI)和微米铁(micro-scalezero-valentiron，mZVI)，成为反应介质的首选。与nZVI相比，mZVI不仅具有反应活性高和环境兼容性等特点，而且具有反应持久性强、不易失活、相对较好的迁移能力和空气稳定性等优势，能够有效地避免纳米铁在存储、运输和使用过程中快速失活的问题，成为最为理想的反应介质。但是，目前基于mZVI的原位修复系统的构建和运行过程中仍存在一些问题：(1)在地下水中由于反应介质的颗粒间磁力而导致其稳定性和迁移流动性较差，不仅不利于反应介质原位注入，限制迁移距离，而且还由于颗粒间的团聚而导致微米铁表面积下降，进而影响反应介质的反应活性；(2)传统的改性处理方法制备工艺繁琐，并且大多存在提高迁移性或稳定性而降低活性的技术矛盾；例如，中国专利文件CN106000335A公开了一种包覆型nZVI，包覆层海藻酸钠在包覆过程中极易受到外界条件的影响，与目标物反应存在较长的滞留期；再者，中国专利文件CN101314496A公开了一种改性膨润土零价铁水处理剂，虽然可以改善nZVI的稳定性，但降低了反应活性；(3)由于小粒径铁颗粒的反应活性较强和选择性较弱，地下水中其它非目标氧化物的存在使竞争消耗铁还原当量造成的电子效率低和作用时间短的问题仍没有解决；(4)某些复杂的氯代烃或者饱和烃很难用单一的零价铁去除，而单一的生物去除又存在修复过程缓慢和耗时长的弊端。
技术实现思路
本专利技术提供一种去除地下水中氯代烃的修复药剂及其制备方法和应用，解决了现有技术中mZVI的原位修复系统存在稳定性差而导致其迁移流动性差和反应活性低的问题。本专利技术的一种去除地下水中氯代烃的修复药剂，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下重量百分含量的组分：黄原胶1.5-8.0％，硫酸亚铁0.5-2.5％，脱氯碳源5-18％，酵母提取物5-12％，微米铁5-15％，脱氧水余量。本专利技术的修复药剂由黄原胶(xanthangum，XG)、FeSO4、脱氯碳源、酵母提取物和微米铁(microscalezero-valentiron，mZVI)五部分组成，其中，XG和FeSO4用于修饰mZVI表面，脱氯碳源用于刺激地下水微生物的还原脱氯，酵母提取物为微生物自身代谢提供必需的营养物质，各组分之间相互协同，相互促进；本专利技术的修复药剂不仅改善了mZVI在地下含水层中的悬浮稳定性及其在地下含水层形成的多孔介质(地下含水层中土壤颗粒之间具有微小间隙，这是一种饱和带或非饱和带)中的迁移流动能力，有利于原位注入，而且由于Fe(II)的存在以及化学和生物协同作用，修复药剂的选择性、反应活性和去除效能也得到了大幅提升，还原能力大大增强；该修复药剂具备良好的环境兼容性，可生物降解性，不会对地下环境造成污染，能够有效强化重金属和氯代烃类污染物的原位修复，具备广阔的应用前景。作为一种优选的实施方案，所述微米铁的粒径D50为70-90μm，比表面积为0.12-0.16m2/g。这种粒径的微米铁，其比表面积大，颗粒大小适中，不易发生团聚，能够在黄原胶、FeSO4、脱氯碳源、酵母提取物和水组成的混合物中很好的分散，形成稳定均一的悬浊液。同时，具备较好的反应活性和使用寿命，能够快速地促进目标污染物还原降解。作为一种优选的实施方案，所述脱氯碳源为丙酮酸、乳酸盐、乙酸盐中的任意一种或几种。碳源是微生物生长一类营养物，是含碳化合物；本专利技术采用碳源是用来脱氯的，是一类特殊的特异性脱氯碳源，用于刺激地下水微生物的还原脱氯；这种脱氯碳源具有专一性，易于被微生物利用且能够改善水环境酸碱度，尤其有利于去除氯化烃类污染物，同时，不会对地下水环境造成污染。作为一种优选的实施方案，所述黄原胶、硫酸亚铁与微米铁的重量比为0.4-1.5:0.2-0.5:2.0-3.0。本专利技术的硫酸亚铁可以来自固体硫酸亚铁，也可以是一水合硫酸亚铁，还可以是七水合硫酸亚铁，当然还可以是硫酸亚铁与脱氧水制备的硫酸亚铁水溶液；黄原胶和硫酸亚铁对微米铁的表面进行修饰，控制黄原胶和硫酸亚铁的用量，使其相互协同，发挥最大作用，提高修复药剂的稳定性和反应活性，又不至于产生副反应，不会对微米铁造成破坏，也不会产生二次污染，此外，还可以降低成本。本专利技术的一种去除地下水中氯代烃的修复药剂的制备方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)在惰性气体的保护作用下，取黄原胶、硫酸亚铁或其水合物、脱氯碳源和酵母菌提取液，混合，加入脱氧水，搅拌，加热，使其溶解，静置，冷却，得浑浊液；2)在惰性气体的保护作用下，取微米铁，添加至步骤1)所得的浑浊液中，搅拌，充分溶解，得悬浊液，即修复药剂。本专利技术的修复药剂的制备方法全程都是在无氧气的条件下进行的，可以充惰性气体(例如：氮气、氦气、氩气等)进行保护，将黄原胶、硫酸亚铁或其水合物、脱氯碳源和酵母菌提取液混合，加热，并静置，得浑浊液；最后，将微米铁与浑浊液混合，搅拌，得悬浊液。在加热和搅拌的作用下，黄原胶、硫酸亚铁、脱氯碳源和酵母菌提取液充分溶解在脱氧水中，形成均匀的浑浊液，这种悬浊液与微米铁充分混合，形成均匀一致的悬浊液；各组分有机配合，相互促进，相互融合，该制备方法简单，操作方便，对设备要求低，易于实现产业化；在XG独特的空间网状结构和假塑性流体特性作用下，所得的修复药剂不仅可以克服重力沉降，维持良好的悬浮稳定性，还可以显著增强其在地下水层形成的多孔介质中的迁移输送能力，有利于实际原位反应带的原位注入过程，形成较大的扩散半径；其制备方法简单，成本低廉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除地下水中氯代烃的修复药剂，其特征在于：包括以下重量百分含量的组分：黄原胶1.5‑8.0％，硫酸亚铁0.5‑2.5％，脱氯碳源5‑18％，酵母提取物5‑12％，微米铁5‑15％，脱氧水余量。

【技术特征摘要】
1.一种去除地下水中氯代烃的修复药剂，其特征在于：包括以下重量百分含量的组分：黄原胶1.5-8.0％，硫酸亚铁0.5-2.5％，脱氯碳源5-18％，酵母提取物5-12％，微米铁5-15％，脱氧水余量。2.根据权利要求1所述的去除地下水中氯代烃的修复药剂，其特征在于：所述微米铁的粒径D50为70-90μm，比表面积为0.12-0.16m2/g。3.根据权利要求1所述的去除地下水中氯代烃的修复药剂，其特征在于：所述脱氯碳源为丙酮酸、乳酸盐、乙酸盐中的任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的去除地下水中氯代烃的修复药剂，其特征在于：所述黄原胶、硫酸亚铁与微米铁的重量比为0.4-1.5:0.2-0.5:2.0-3.0。5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的去除地下水中氯代烃的修复药剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)在惰性气体的保护作用下，取黄原胶、硫酸亚铁或其水合物、脱氯碳源和酵母菌提取液，混合，加入脱氧水，搅拌，加热，使其溶解，静置，冷却，得浑浊液；2)在惰性气体的保护作用下，取微米铁，添加至步骤1)所得的浑浊液中，搅拌，充分溶解，得悬浊液，即修复药剂。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛佳，范淑芬，唐凤琳，郑西来，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37