一种缓释纳米过氧化钙材料和制备及其去除地下水中氯代烃和/或苯系物的方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及一种缓释纳米过氧化钙材料和其制备及硫化亚铁强化活化该材料去除地下水中氯代烃及苯系物的方法。本发明专利技术以氯化钙、质量分数为30％的双氧水和氨水为原料，通过添加不同的分散剂，避免合成过程中出现不可逆的凝聚现象，然后加入聚乙二醇400(PEG400)、聚乙烯醇(PVA)、二乙二醇单乙醚(DEGMME)等不同大分子聚合物，使其在nCaO

A kind of slow release nanometer calcium peroxide material and its preparation and method of removing chlorohydrocarbon and / or benzene series in groundwater

【技术实现步骤摘要】
一种缓释纳米过氧化钙材料和制备及其去除地下水中氯代烃和/或苯系物的方法
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种缓释纳米过氧化钙材料的制备及硫化亚铁强化活化该材料去除地下水中氯代烃及苯系物的方法。
技术介绍
近年来，随着城市化进程的加速和产业结构的深化，为缓解土地资源短缺降低环境健康风险，许多城市开展了污染企业的搬迁和关停工作，在城市及周边地区出现了大量工业污染场地，严重影响了土地的再利用。污染土壤和地下水的治理已成为我国必须面临的环境、经济和社会问题，如何避免污染场地再利用对人体健康产生的危害以及相关的污染场地土壤和地下水控制和修复技术的开发已成为当前研究的热点。近年来，高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses,AOPs)因其在污染地下水和土壤原位、异位修复中的高效性越来越受到人们的重视。一方面，传统的污染地下水物理修复技术只是以异位置换来达到污染物的转移，而污染物的完全降解和消除通常需要辅以更高效、更直接的化学技术；另一方面，随着原位地下水修复技术应用案例的不断增加及与之相对应出现的新型高级氧化技术的成功运用，使得高级氧化技术逐渐成为原位、异位地下水修复过程中尤为关键、乃至起决定作用的一个重要环节。目前，国内外污染场地地下水修复技术主要分为异位修复和原位修复两种处理方式。异位修复需要抽出地下水，费用较高，且易出现污染物拖尾现象，导致地下水修复不彻底。而原位修复可节约成本，操作简单，对环境破坏小。现有的原位修复技术主要包括原位热处理、微生物修复、植物修复、渗透性反应墙和原位化学氧化技术等。原位化学氧化是将氧化剂直接注入地下，能够快速有效地降解有机污染物，是目前最为广泛应用的地下水污染快速修复技术之一。原位化学氧化技术常用的氧化剂主要有高锰酸钾(KMnO4)、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)、过硫酸钠(Na2S2O8)等。其中芬顿试剂因其能够氧化大多数有机物，具有无选择性、反应迅速、处理彻底、氧化剂价廉易得、操作简便、无二次污染等特点，成为较有前景的原位修复技术。但是由于高浓度H2O2的不稳定性、反应快速且产生大量的气体和热量，因此现场使用存在较大的安全隐患。传统的芬顿反应是指H2O2在亚铁离子(Fe2+)催化下产生羟基自由基(HO·)，HO·氧化性强，酸性条件下(pH＝3)HO·的标准氧化还原电位为2.7V，能与大多数有机污染物非选择性地反应。芬顿试剂虽然因其高氧化效率和无二次污染等优点被广泛应用，但pH>4时体系中的Fe2+和Fe3+易沉淀，因此降低了催化能力。而地下水pH常保持在中性，且缓冲能力较强，严重影响了芬顿试剂对污染物的去除效率。若人为地调节地下水pH至酸性，则可能会破坏地下介质环境的结构和生态系统，同时会降低地下环境中重金属的稳定性，引发重金属二次污染等问题的出现。过氧化钙(CP)被认为是一种有效的多用途固体H2O2源，在一定条件下可以控制CP在水体中的缓释来调节H2O2的供给，且相对于液体H2O2具有更好的热稳定性。同时，CP释放H2O2的特性及其在此基础上产生活性氧自由基的能力也使其可以作为强氧化剂应用于污染物的化学氧化处理中。CP溶于水中释放H2O2和Ca(OH)2，最大H2O2释放量为0.47gH2O2/gCP。CP溶于水中生成钙的氧化物、氢氧化物和碳酸盐，均对环境无害。传统商业化的CP颗粒粒径较大，不易随着地下水的流动而迁移扩散。纳米过氧化钙材料(nCP)的成功研制解决了这一问题，且nCP具有巨大的比表面积，更好的分散性和迁移性，在地下水原位高级氧化修复中具有重要的应用潜力。由于在类芬顿体系中需要催化剂活化氧化剂，以产生自由基去降解水中的污染物，如二价铁活化过氧化钙体系中，需要加入亚铁盐去活化过氧化钙才能加快过氧化钙产生自由基从而达到降解污染物的目的。然而大量二价铁的加入在反应过程中会产生三价铁，由于地下水的中性环境进而产生Fe(OH)3沉淀，因此会造成催化剂的浪费，甚至导致污染物不发生降解，提高了地下水的处理成本。近年来，硫化亚铁(FeS)作为还原剂去除多种有机污染物(包括TCE、2,4-二硝基甲苯等)得到了广泛的研究。FeS是一种生物还原硫酸盐产生的四方晶体，是环境友好型还原剂，其中Fe(II)和S2-均可作为电子供体，因此FeS能够通过还原作用降解氯代烃，在反应过程中也可将Fe(III)还原转化为Fe(II)，对多种污染物均有极高的反应活性。在类芬顿体系中由于催化剂的加入还会存在反应时间过短和反应速率不可控的缺陷，从而导致氧化剂不稳定、半衰期短、在含水层中不易控制，如在二价铁活化过氧化钙体系中3min内反应基本完成。在实际地下水修复过程中，人们希望氧化剂能够在地下水中长效、缓慢地发挥作用。然而传统的催化剂会在短时间内迅速活化氧化剂产生大量的自由基，这些自由基不但会与污染物发生反应，而且也会与地下水中的其他还原性物质发生反应，从而导致氧化剂的浪费，降低氧化剂的利用效率，且药剂的作用范围有限。本专利技术旨在制备一种创新型缓释纳米类芬顿高级氧化材料，并利用硫化亚铁强化活化该材料降解氯代烃以及苯系物，以克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有高级氧化技术应用于污染地下水修复实践中的不足，提供一种创新型缓释纳米类芬顿高级氧化材料及其制备技术，并提供一种硫化亚铁强化活化缓释纳米过氧化钙去除地下水中氯代烃及苯系物的方法，从而实现污染物的高效、持久治理，降低污染场地地下水修复成本的目的。为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种缓释纳米过氧化钙材料的制备方法，包括如下步骤：以氯化钙、双氧水和氨水为原料，通过添加分散剂，避免合成过程中出现不可逆的凝聚现象，然后加入聚乙二醇400(PEG400)、聚乙烯醇(PVA)或二乙二醇单乙醚(DEGMME)等不同大分子聚合物，使其在nCaO2表面形成膜，并通过水和乙醇的洗涤、真空干燥等过程，得到多种大分子聚合物包埋的缓释纳米过氧化钙高级氧化材料；所述分散剂为聚乙二醇200(PEG200)、聚乙烯醇(PVA)或二乙二醇单乙醚(DEGMME)。本专利技术还提供上述一种缓释纳米过氧化钙材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在室温条件下，称取一定量的无水氯化钙，于烧杯中，加入去离子水，无水氯化钙：水质量比为1:5～1:15，然后以体积比水：聚乙二醇为1:3～1:5的比例加入聚乙二醇(PEG200)溶液，最后以体积比水：氨水为3:1～1:1的比例加入氨水溶液，搅拌均匀后，将混合溶液放置于磁力搅拌器上，以恒定转速进行搅拌；(2)待上述溶液搅拌均匀后，用分液漏斗滴加H2O2水溶液到体系中，无水氯化钙：H2O2摩尔比为1:3～1:6；随着H2O2溶液的加入，溶液逐渐由无色变为淡黄色黏稠液体，即为纳米CaO2浆液，然后用无水乙醇洗涤以除去杂质，并真空干燥得到纳米CaO2固体；(3)待上述反应完成后，用nCaO2和聚合物以1:10～1:30(w/v)的比例制备大分子聚合物包埋的缓释nCaO2；将nCaO2溶解在水中，nCaO2：水质量比为1:5～1:10，然后将聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缓释纳米过氧化钙材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以氯化钙、双氧水和氨水为原料，通过添加分散剂，避免合成过程中出现不可逆的凝聚现象，然后加入聚乙二醇400(PEG400)、聚乙烯醇(PVA)或二乙二醇单乙醚(DEGMME)等不同大分子聚合物，使其在nCaO

【技术特征摘要】
1.一种缓释纳米过氧化钙材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以氯化钙、双氧水和氨水为原料，通过添加分散剂，避免合成过程中出现不可逆的凝聚现象，然后加入聚乙二醇400(PEG400)、聚乙烯醇(PVA)或二乙二醇单乙醚(DEGMME)等不同大分子聚合物，使其在nCaO2表面形成膜，并通过水和乙醇的洗涤、真空干燥等过程，得到多种大分子聚合物包埋的缓释纳米过氧化钙高级氧化材料；所述分散剂为聚乙二醇200(PEG200)、聚乙烯醇(PVA)或二乙二醇单乙醚(DEGMME)。


2.根据权利要求1所述一种缓释纳米过氧化钙材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：
(1)在室温条件下，称取一定量的无水氯化钙，于烧杯中，加入去离子水，无水氯化钙：水质量比为1:5～1:15，然后以体积比水：聚乙二醇为1:3～1:5的比例加入聚乙二醇(PEG200)溶液，最后以体积比水：氨水为3:1～1:1的比例加入氨水溶液，搅拌均匀后，将混合溶液放置于磁力搅拌器上，以恒定转速进行搅拌；
(2)待上述溶液搅拌均匀后，用分液漏斗滴加H2O2水溶液到体系中，无水氯化钙：H2O2摩尔比为1:3～1:6；随着H2O2溶液的加入，溶液逐渐由无色变为淡黄色黏稠液体，即为纳米CaO2浆液，然后用无水乙醇洗涤以除去杂质，并真空干燥得到纳米CaO2固体；
(3)待上述反应完成后，用nCaO2和聚合物以1:10～1:30(w/v)的比例制备大分子聚合物包埋的缓释nCaO2；将nCaO2溶解在水中，nCaO2：水质量比为1:5～1:10，然后将聚合物滴加到搅拌的溶液中，水：聚合物体积比为2:1～1:2；之后向混合物中加入HCl溶液。其中水：HCl体积比为2:1～1:2，并在室温下将上述溶液恒定搅拌，直至获得浓稠的白色溶液；通过离心分离出沉淀的大分子聚合物包埋的缓释nCaO2，然后用乙醇洗涤，并将制备的材料在室...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕树光，孙勇，李明，吕言臣，孙雪城，汤平，姜文超，黄靖瑶，蒋希昊，隋倩，邱兆富，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31