一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法技术

本发明专利技术涉及于环境工程技术领域，具体涉及一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，包括以下步骤：(1)将黄原胶溶于水中，搅拌均匀，配置成一定浓度的分散剂；(2)向所述步骤(1)中的分散剂中加入纳米四氧化三铁，搅拌均匀，制得一定浓度的纳米四氧化三铁分散液；(3)将所述步骤(2)的纳米四氧化三铁分散液注入待处理的含水层土壤介质中。本发明专利技术的方法所采用的黄原胶对纳米四氧化三铁具有极强的助稳能力，经分散的纳米四氧化三铁在含水层土壤介质中表现出显著的迁移性能，本发明专利技术的方法所采用的黄原胶为微生物代谢产物，可完全生物降解，相对目前常用的聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠等合成产品，环境更为友好，且价格更为低廉。

A Method to Promote Dispersion and Migration of Nano-Fe3O4

【技术实现步骤摘要】
一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法
本专利技术涉及于环境工程
，具体涉及一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法。
技术介绍
随着人类社会经济不断发展、人口急剧增加，越来越多的有机物被应用于工农业生产及日常生活中，它们对土壤地下水的污染不容忽视，尤其是难降解的有机污染物。诸多研究表明，纳米四氧化三铁能够有效激活过硫酸盐产生硫酸根自由基及羟基自由基，可以迅速氧化难降解有机物，以达到去除水中难降解有机物的目的。纳米四氧化三铁在环境中物化性质较为稳定，不易钝化失活，可以长期存在于地下含水层中并持续激活过硫酸盐氧化降解有机污染物。因此基于纳米四氧化三铁激活过硫酸盐的原位反应带修复技术——用注入井将纳米四氧化三铁悬浮液注入到污染区域形成高效过硫酸盐激活反应区，在修复难降解有机物污染的地下含水层方面具有很大的应用前景。但在工程应用中，纳米四氧化三铁在水溶液中因自身物理、化学性质及环境因素的影响，极易团聚成微米级聚集体，团聚体在传输过程中易沉积并附着在土壤颗粒表面或被截留在土壤颗粒空隙中，严重阻碍了纳米四氧化三铁在污染区域中的长距离迁移，难以实现均匀分布有纳米级四氧化三铁的活性反应区的构建。针对上述问题，诸多研究表明，诸如聚丙烯酸、腐植酸、羧甲基纤维素钠等修饰剂可以对纳米四氧化三铁表面进行修饰，增大颗粒间的空间位阻和静电斥力，使势垒增大，从而形成热力学稳定的修饰剂-纳米四氧化三铁分散体系，在一定程度上解决了纳米四氧化三铁颗粒易团聚，在土壤地水中的分散、迁移性差的问题，然而，上述分散剂成本高、使用浓度高、效果有限，有的还存在污染环境的风险。因此，寻找一种成本低廉、环境友好的纳米四氧化三铁传输促进剂已然成为场地修复业内人员关注的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，能够有效提高纳米四氧化三铁在含水层多孔介质中的迁移性能，使用的分散剂成本低廉，可100％生物降解，无潜在环境风险。本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，包括以下步骤：(1)将黄原胶溶于水中，搅拌均匀，配置成一定浓度的分散剂；(2)向所述步骤(1)中的分散剂中加入纳米四氧化三铁，搅拌均匀，制得一定浓度的纳米四氧化三铁分散液；(3)将所述步骤(2)的纳米四氧化三铁分散液注入待处理的含水层土壤介质中。本专利技术的方法利用黄原胶提高纳米四氧化三铁稳定分散性能和迁移性能，具体的以黄原胶为分散剂或传输载体，能够有效阻止纳米四氧化三铁团聚，使得纳米四氧化三铁长时间稳定分散于体系中，显著提高纳米四氧化三铁在多孔介质中的迁移性能。同时，黄原胶是一种由微生物发酵产生的代谢产物，价格低廉，可100％生物降解，无潜在环境风险。本专利技术的方法中将得到的分散的纳米四氧化三铁注入含水层土壤介质中，纳米四氧化三铁随水流发生显著移动，分散的纳米四氧化三铁在超过24小时未发生团聚沉降。在纳米四氧化三铁注入完成之后，黄原胶可以用水从系统中有效洗脱出来，无残留，不会造成二次污染。优选地，所述步骤(1)中，分散剂中黄原胶的质量浓度为1.3-20g/L。本专利技术中，通过控制分散剂中黄原胶的质量浓度为1.3-20g/L，既能为纳米四氧化三铁提高很好的承载能力，又有利于分散液的注入，且不会造成含水层土壤介质堵塞。黄原胶的加入会增加溶液的粘度，虽然有剪切变稀的特点，即增大注入流速，粘度会减小，迁移会变得容易，但是浓度太高，需要很大的注入速度，不然会造成土壤堵塞，当黄原胶的质量浓度大于20g/L时浓度就太高了，当黄原胶的质量浓度小于1.3g/L时，没有很好的稳定效果。优选地，所述步骤(2)中，纳米四氧化三铁分散液中纳米四氧化三铁质量浓度为0.02-20g/L。本专利技术中，通过控制纳米四氧化三铁分散液中纳米四氧化三铁质量浓度为0.02-20g/L，有利于分散液的注入，不会造成含水层土壤介质堵塞。纳米四氧化三铁的质量浓度太高，稳定性会降低，并且高浓度纳米四氧化三铁在迁移的过程中可能会发生其它行为(如：ripening)造成土壤堵塞，纳米四氧化三铁的浓度较低虽然很好通入，但是要注入很久，才能达到所需要的量，尤其是对于污染范围大的场地。优选地，所述步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁为平均球形化粒径为1-1000nm的固体颗粒。优选地，所述步骤(3)中，超过注入的纳米四氧化三铁总量50％的纳米四氧化三铁在所述含水层土壤介质中移动距离超过15cm。优选地，所述步骤(3)中，含水层土壤介质为渗透系数大于0.05米/天的具有孔隙结构的天然含水层土壤介质。优选地，所述步骤(3)中，采用原位注入井系统将米四氧化三铁分散液注入待处理的含水层土壤介质中。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术的方法所采用的黄原胶对纳米四氧化三铁具有极强的助稳能力，经分散的纳米四氧化三铁在天然石英砂多孔介质和含水层土壤介质中表现出显著的迁移性能，相比如目前采用的聚丙烯酸、腐植酸、羧甲基纤维素钠等，本专利技术中采用的黄原胶表现出更好的效果。2、本专利技术的方法所采用的黄原胶为微生物代谢产物，可完全生物降解，相对目前常用的聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠等合成产品，环境更为友好，且价格更为低廉(工业级黄原胶约8000元/吨)。3、本专利技术的方法不需要提供额外的添加剂，常规条件下可高效的促进纳米四氧化三铁分散和迁移，具有操作简单、效率高、经济可行等优点。4、在纳米四氧化三铁注入完成之后，黄原胶可以用水从系统中有效洗脱出来，无残留。5、本专利技术的方法能够有效提高纳米四氧化三铁在含水层土壤介质中的迁移性能，适用于原位修复难降解有机污染的地下水。附图说明图1为本专利技术实施例1中未添加黄原胶的0.02g/L纳米四氧化三铁悬浊液及添加2g/L黄原胶的0.02g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图2为本专利技术实施例1中未添加黄原胶的0.2g/L纳米四氧化三铁悬浊液及经添加2g/L黄原胶的0.2g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图3为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的2g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图4为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的4g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图5为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的8g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图6为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的12g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图7为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的16g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图8为本专利技术实施例2中添加2g/L黄原胶的20g/L纳米四氧化三铁悬浊液的沉降曲线；图9为本专利技术实施例3中在孔隙水流速为0.80cm/min条件下，添加2g/L黄原胶的不同浓度的(1g/L，2g/L，4g/L，8g/L)纳米四氧化三铁悬浊液在石英砂柱中的穿透曲线；图10为本专利技术实施例3中在不同孔隙水流速(0.53cm/min，0.66cm/min，0.80cm/min，0.93cm/min，1.06cm/min)条件下的，添加2g/L黄原胶的4g/L纳米四氧化三铁悬浊液在石英砂柱中的穿透曲线。具体实施方式为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。实施例1：1)称取0.5g黄原胶(简称：XG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将黄原胶溶于水中，搅拌均匀，配置成一定浓度的分散剂；(2)向所述步骤(1)中的分散剂中加入纳米四氧化三铁，搅拌均匀，制得一定浓度的纳米四氧化三铁分散液；(3)将所述步骤(2)的纳米四氧化三铁分散液注入待处理的含水层土壤介质中。

【技术特征摘要】
1.一种促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将黄原胶溶于水中，搅拌均匀，配置成一定浓度的分散剂；(2)向所述步骤(1)中的分散剂中加入纳米四氧化三铁，搅拌均匀，制得一定浓度的纳米四氧化三铁分散液；(3)将所述步骤(2)的纳米四氧化三铁分散液注入待处理的含水层土壤介质中。2.根据权利要求1所述的促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，分散剂中黄原胶的质量浓度为1.3-20g/L。3.根据权利要求1所述的促进纳米四氧化三铁分散和迁移的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，纳米四氧化三铁分散液中纳米四氧化三铁质量浓度为0.02-20g/L。4.根据权利要求1所述的促进纳米四...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟华，刘观胜，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42