專利名稱：金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染地下水生物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料 及制備方法。
背景技術(shù)：
在地下水三大類污染，即有機污染、重金屬污染和放射性污染中，有機污染已超過重金 屬污染和放射性污染，成為當前地下水污染的主要來源。利用微生物新陳代謝作用降解地下 水中的有機污染物，因具有費用省、環(huán)境影響小、去污能力強，可和其他技術(shù)相結(jié)合使用等 優(yōu)勢，而成為當前污染地下水修復(fù)技術(shù)研究的熱點。在自然條件下，由于地下水中溶解氧的 缺乏，會降低微生物對有機污染物的好氧降解效率。金屬過氧化物，如過氧化鈣、過氧化鎂， 因具有遇水后釋放氧氣的特性，而成為當前污染地下水生物修復(fù)過程中微生物的主要供氧源。 金屬過氧化物和水的反應(yīng)如下式所示2Ca02 (或2Mg。2) + 2H20— 02 + 2Ca(0H)2 (或2Mg(0H)2)金屬過氧化物的現(xiàn)場使用通常如下所述粉末狀的金屬過氧化物與水混合成漿狀，由高壓泵注入到待修復(fù)的土壤含水層，起到污染地下水生物修復(fù)過程中微生物的供氧源作用。由此可以看出，金屬過氧化物在注入到含水層前，就會與水反應(yīng)引起部分損失；同時，由于粉 末狀的金屬過氧化物比表面積很大，會加快金屬過氧化物與水的反應(yīng)，其造成的結(jié)果是地下 水中的溶解氧含量迅速增加，往往會遠遠超出地下水中氧氣的溶解度，使得多余的氧氣以氣 體形式逸出地下水，而進入地下水水位以上的土壤不飽和區(qū)，造成金屬過氧化物不能被充分 利用而損失，同時造成金屬過氧化物很快失去在地下水生物修復(fù)過程中的供氧源作用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有污染地下水生物修復(fù)過程中，金屬過氧化物作為微生物 供氧源的缺點，提供一種新穎、高效、經(jīng)濟可行的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料及制備 方法。該復(fù)合材料用于污染地下水的修復(fù)時，可極大減緩金屬過氧化物與水的反應(yīng)速率，降 低金屬過氧化物的無謂損失，提高金屬過氧化物的使用效率和使用周期。本發(fā)明的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的組成和質(zhì)量百分比含量如下金屬過氧化物 40% 60%;磷酸鈣骨水泥 20% 50%;無水硫酸鈣 1% 3%;黏土 5% 10%;余量為水。本發(fā)明的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料主要由金屬過氧化物、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣、黏土和水構(gòu)成。其中金屬過氧化物是指過氧化鈣或過氧化鎂的任意一種；黏土是指 高嶺土、膨潤土或蒙脫土的任意一種。金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的制備過程:如下將金屬過氧化物、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和黏土按照一定比例混合均勻，加水送入 造粒機造粒；將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣 康酸共聚液的質(zhì)量比為l: 3 1: 10，浸泡1 3分鐘后取出，在18 25'C下晾干固化，即得 金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。木發(fā)明的獨特之處就在于將粉末狀的金屬過氧化物制備成固體顆粒狀，降低了比表面積， 從而有效減緩了金屬過氧化物與水的反應(yīng)速率，提高了金屬過氧化物的使用效率和使用周期， 與粉水狀金屬過氧化物的氧氣釋放特性相比，本發(fā)明金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的氧 氣釋放速率極大地降低，釋放周期提高了 IO倍以上；同時，磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和黏土的使用，極大提高了金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的抗壓強度，避免了本發(fā)明用于地 下水環(huán)境中時，不會因為水的作用而坍塌粉碎。此外，由于本發(fā)明金屬過氧化物基氧氣緩釋 復(fù)合材料的其他組成均為"綠色"無機鹽成分，在使用時不會向地下水環(huán)境中引入新的污染 物質(zhì)。
具體實施方式
實施例1 :將過氧化鈣、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和高嶺土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒， 上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鈣為40%;磷酸鈣骨水泥為50%;無水硫酸鈣為1%;高嶺土為5%;水為4%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 3,浸泡3分鐘后取出，在22'C下晾干固化，即得金屬 過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。 實施例2:將過氧化鈣、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和高嶺土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒， 上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鈣為60%;磷酸鈣骨水泥為20%;無水硫酸鈣為3%;高嶺土為10%;水為7%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 10，浸泡l分鐘后取出，在25X:下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。實施例3:將過氧化鈣、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和高嶺土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒，上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鈣為50%;磷酸鈣骨水泥為35%;無水硫酸鈣為2%; 高嶺土為8%;水為5%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 6，浸泡2分鐘后取出，在18'C下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。實施例4:將過氧化鈣、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和膨潤土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒，上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鈣為40%;磷酸鈣骨水泥為50%;無水硫酸鈣為1%; 膨潤土為5%;水為4%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與 丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 3，浸泡3分鐘后取出，在22'C下晾千固化，即得金屬 過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。 實施例5:將過氧化鈣、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和蒙脫土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒， 上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鈣為60%;磷酸鈣骨水泥為20%;無水硫酸鈣為3%; 蒙脫土為10%;水為7%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒 與丙烯酸—衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 10，浸泡l分鐘后取出，在25"C下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。實施例6:將過氧化鎂、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和膨潤土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒，上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鎂為40%;磷酸鈣骨水泥為50%;無水硫酸鈣為1%; 膨潤土為5%;水為4%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 3，浸泡3分鐘后取出，在22t:下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。實施例7:將過氧化鎂、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和高嶺土混合均勻，加入水后送入造粒機造粒，上述各組分的質(zhì)量組成如下過氧化鎂為40%;磷酸鈣骨水泥為50%;無水硫酸鈣為1%;高嶺土為5%;水為4%。將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1: 3，浸泡3分鐘后取出，在22'C下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。通過本發(fā)明的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料和粉末狀金屬過氧化物的對比研究情況是粉末狀金屬過氧化物與水接觸的100小時內(nèi)，水中的溶解氧含量就可達到20mg/L，之后隨著金屬過氧化物的消耗，水中的溶解氧含量逐漸降低，但仍高于研究溫度下的氧氣溶解度，整個過程可以觀察到有汽泡溢出水體；本發(fā)明的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料在同樣條 件下，可使水中的溶解氧含量保持在7mg/L左右，且持續(xù)釋放氧氣3個月以上；同時，本發(fā) 明的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的抗壓強度可達6. 5MPa以上，在水中浸泡3個月后的 材料抗壓強度基本沒有變化。本發(fā)明提出的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料及制備方法，已通過較佳實施例子進行 了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的制作方法進 行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改 動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料，其特征是組成和質(zhì)量百分比含量如下金屬過氧化物40％～60％；磷酸鈣骨水泥20％～50％；無水硫酸鈣 1％～3％；黏土5％～10％；余量為水。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料，其特征是所述的金屬過氧化物 是指過氧化鈣或過氧化鎂的任意一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料，其特征是所述的黏土是指高嶺 土、膨潤土或蒙脫土的任意一種。 '
4. 由權(quán)利要求1所述的金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料的制備方法，其特征是將金屬過 氧化物、磷酸鈣骨水泥、無水硫酸鈣和黏土按照比例混合均勻，加水送入造粒機造粒； 將所得的固體顆粒浸入丙烯酸一衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸一衣康酸共聚 液的質(zhì)量比為l: 3 1: 10，浸泡1 3分鐘后取出，在18 25t:下晾干固化，即得金屬 過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及污染地下水生物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料及制備方法。將金屬過氧化物40％～60％、磷酸鈣骨水泥20％～50％、無水硫酸鈣1％～3％和黏土5％～10％混合均勻，加水送入造粒機造粒；將所得的固體顆粒浸入丙烯酸-衣康酸共聚液中，其中固體顆粒與丙烯酸-衣康酸共聚液的質(zhì)量比為1∶3～1∶10，浸泡1～3分鐘后取出，在18～25℃下晾干固化，即得金屬過氧化物基氧氣緩釋復(fù)合材料。該復(fù)合材料用于污染地下水的修復(fù)時，可極大減緩金屬過氧化物與水的反應(yīng)速率，降低金屬過氧化物的無謂損失，提高金屬過氧化物的使用效率和使用周期。
文檔編號C02F1/68GK101407358SQ200810152870
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者劉涉江, 劉秀麗, 毛國柱, 欣 譚, 林 趙 申請人:天津大學