一种用于改善变电站土壤导电性的材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于改善变电站土壤导电性的材料及其制备方法，制备方法包括：将聚丙烯酸酯共聚物加入三乙烯四胺，升温反应，以盐酸溶液浸泡，调节pH，再以去离子水洗涤，丙酮抽提，得到聚丙烯酸酯螯合树脂；将聚丙烯酸酯螯合树脂、交联剂、秸秆生物炭和去离子水混合搅拌，得到生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂；将蛭石20

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善变电站土壤导电性的材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种用于改善变电站土壤导电性的材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在土壤体系中，由于土壤颗粒带有电荷，并吸附有一定数量的反号离子，所以可把土壤视为一种多价的电解质，因此土壤体系在外加电场的作用下也会发生导电现象。土壤的导电性能主要决定于带电质点的数量，其中土壤重金属含量和土壤含水量是两个重要的影响因素。
[0003]变电站内生产活动所产生废旧铅酸蓄电池及废弃电力设备储存泄露导致变电站土壤形成重金属污染，尤其是铬和铜污染严重。土壤电阻性能的下降对变电站人员与设备安全造成了极大威胁。因此，亟需开发一种材料用于改善土壤重金属含量与土壤含水量，通过提高土壤电阻率从而达到保护人员及设备的效果。
[0004]目前，针对土壤重金属污染，常用方法是加入离子交换树脂，利用静电作用与金属离子结合，但在现实应用中存在交换容量受限、树脂表面有微生物增殖、树脂易出现有机物溶出等不足。而传统的螯合树脂大多以聚苯乙烯为骨架，因而具有亲水性差，抗有机污染能力差及二次回收利用率低等缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于改善变电站土壤导电性的材料及其制备方法，所制备的材料既可以有效降低土壤重金属含量并形成稳定的螯合产物，又可以降低土壤含水率，从而提高土壤的电阻率，降低土壤导电性能，进而实现对变电站设备的保护。
[0006]本专利技术提供了如下的技术方案：/>[0007]第一方面，提供一种用于改善变电站土壤导电性的材料，包括以下重量份的原料：蛭石20
‑
35份，羟基磷灰石2
‑
4份，膨润土10
‑
15份，生石灰25
‑
35份，生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂15
‑
20份，玉米秸秆30
‑
40份。
[0008]进一步的，所述生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂包括以下重量份的原料：聚丙烯酸酯螯合树脂80
‑
90份，二乙烯苯交联剂0.3
‑
0.5份，秸秆生物炭0.8
‑
1.2份，去离子水120份。
[0009]第二方面，提供一种第一方面所述用于改善变电站土壤导电性的材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将秸秆皮芯不分离粉碎，加入活化剂浸泡，然后经烘干、活化、洗涤剂洗涤、水洗、调节pH、干燥、研磨、筛选后，得到秸秆生物炭；
[0011]将聚丙烯酸酯共聚物加入三乙烯四胺，升温维持反应进行，然后以盐酸溶液充分浸泡搅拌，调节pH至中性，再以去离子水洗涤，丙酮抽提，得到聚丙烯酸酯螯合树脂；
[0012]将聚丙烯酸酯螯合树脂、交联剂、秸秆生物炭和去离子水混合，搅拌均匀，得到生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂；
[0013]将生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂、蛭石、羟基磷灰石、膨润土、生石灰和玉米秸秆混合，搅拌均匀，得到用于改善变电站土壤导电性的材料。
[0014]进一步的，所述活化剂为氯化锌溶液，所述活化的温度为500
‑
600℃，活化的时间为70
‑
90min。
[0015]进一步的，所述洗涤剂为质量分数为10％的盐酸溶液；所述研磨的产物筛选的粒度为80％过200目筛。
[0016]进一步的，所述聚丙烯酸酯共聚物的制备方法包括：将乳化剂溶解于去离子水后加入混合单体，搅拌加热升温，分批同步加入引发剂完成聚合反应，冷却至室温，调节pH至中性，即得。
[0017]进一步的，所述乳化剂为由山梨糖醇酥单月桂酸(span
‑
20)、辛烷基苯酚聚氧乙烯
‑
10和十二烷基硫酸钠以质量比2.3:1:0.9组成的复合乳化剂体系，所述混合单体包括摩尔量比值为(0.5
‑
2):1的丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，所述引发剂为过硫酸铵，所述混合单体、乳化剂和引发剂的质量比为100:(1.5
‑
3):(0.6
‑
0.7)。。
[0018]进一步的，所述聚合反应的温度为80
‑
95℃。
[0019]进一步的，所述聚丙烯酸酯共聚物与三乙烯四胺以质量比(2
‑
4):1混合后，升温至65
‑
85℃维持反应2.5
‑
3h，然后以2mol/L的盐酸溶液充分浸泡搅拌。按照此法所制得的聚丙烯酸酯螯合树脂化学性质和热稳定性良好，反应过程中无有害物质产生，原料利用效率较高。
[0020]进一步的，所述羟基磷灰石的制备方法包括：
[0021]按照羟基磷灰石n(Ca):n(P)＝5:3＝1.67的比例分别称量四水硝酸钙和磷酸氢二铵，并配制硝酸钙溶液和磷酸氢二铵溶液；
[0022]将磷酸氢二铵溶液加入四水硝酸钙中，恒温搅拌，同时加氨水调节pH值在10～10.5之间，然后经陈化、洗涤，得到固体产物，对固体产物进行干燥、研磨和烧结，得到羟基磷灰石粉末。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术中的生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂是通过秸秆生物炭改性合成的具有半“EDTA”型结构的高亲水性螯合树脂；第一方面，能够与金属离子发生配位反应，产生配位共价键，形成结构稳定的螯合产物，因此与金属离子的结合能力强，选择性高，能够产生良好的重金属(尤其是Cu与Cr)吸附效果，提高土壤电阻率，降低土壤的导电性能；第二方面，秸秆生物炭的使用能够很大程度解决作物秸秆焚烧带来的生物质能源浪费、环境污染等一系列问题，且前述螯合产物能够自然降解，降解后的生物炭有利于保持和提高土壤质量；第三方面，本专利技术的生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂还具有吸附和脱附速度快、脱附率高和再生能力强等特点，改善了传统的螯合树脂亲水性差、抗有机污染能力差及二次回收利用率低等缺陷。
[0025](2)本专利技术中的生石灰能够降低土壤含水率，从而达到提高土壤电阻率、降低土壤导电性能的效果；蛭石可通过离子交换与表面络合作用对土壤重金属离子有吸附固定作用；羟基磷灰石用于吸收土壤水份降低含水率和降低土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的生物有效性；膨
润土对土壤中的Cr、Cu有钝化作用；玉米秸秆提供了孔隙度较高,具有多孔的生物炭，使得其比表面积较大,有利于吸附土壤中游离的重金属离子。
具体实施方式
[0026]以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供了一种用于改善变电站土壤导电性的材料的制备方法，步骤如下：
[0029](1)制备羟基磷灰石。
[0030]按照羟基磷灰石的n(Ca):n(P)＝5:3＝1.67比例，分别称量四水硝酸钙11.1g和磷酸氢二铵3.72g；将四水硝酸钙溶于超纯水搅拌混合，之后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善变电站土壤导电性的材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：蛭石20
‑
35份，羟基磷灰石2
‑
4份，膨润土10
‑
15份，生石灰25
‑
35份，生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂15
‑
20份，玉米秸秆30
‑
40份。2.根据权利要求1所述的用于改善变电站土壤导电性的材料，其特征在于，所述生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂包括以下重量份的原料：聚丙烯酸酯螯合树脂80
‑
90份，二乙烯苯交联剂0.3
‑
0.5份，秸秆生物炭0.8
‑
1.2份，去离子水120份。3.一种权利要求1或2所述用于改善变电站土壤导电性的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将秸秆皮芯不分离粉碎，加入活化剂浸泡，然后经烘干、活化、洗涤剂洗涤、水洗、调节pH、干燥、研磨、筛选后，得到秸秆生物炭；将聚丙烯酸酯共聚物加入三乙烯四胺，升温维持反应进行，然后以盐酸溶液浸泡搅拌，调节pH至中性，再以去离子水洗涤，丙酮抽提，得到聚丙烯酸酯螯合树脂；将聚丙烯酸酯螯合树脂、交联剂、秸秆生物炭和去离子水混合，搅拌均匀，得到生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂；将生物炭改性聚丙烯酸酯螯合树脂、蛭石、羟基磷灰石、膨润土、生石灰和玉米秸秆混合，搅拌均匀，得到用于改善变电站土壤导电性的材料。4.根据权利要求3所述的用于改善变电站土壤导电性的材料的制备方法，其特征在于，所述活化剂为氯化锌溶液，所述活化的温度为500
‑
600℃，活化的时间为70
‑
90min。5.根据权利要求3所述的用于改善变电站土壤导电性的材料的制备方法，其特征在于，所述洗涤剂为质量分数为10％的盐酸溶液；所述研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝建中，陈启光，朱秋子，高志敏，汪存石，胥梦琦，徐帆，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：