一种用于修复六价铬污染地下水的FeS的制备与使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地下水污染修复领域，特别涉及一种针对受六价铬污染地下水体的原 位修复试剂一FeS的制备与使用方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着铬在电镀、冶金、皮革鞣制加工、印染、木材加工、化学等工业中的广 泛应用，随之产生了大量的含铬废水及废渣，导致大量的耕地、地下水、地表水等被这些未 处理的含铬废水及废渣所污染，铬污染事件频发，已经对环境造成了巨大的危害。其中，六 价络又以其尚毒性、尚迁移性引起了大众的广泛关注。
[0003]目前，铬污染环境受体的修复主要包括：针对铬污染土壤的固化稳定化技术，以及 针对铬污染水体的混凝沉淀法、离子交换法、电动修复技术、生物修复技术和渗透反应墙技 术等。
[0004]地下水由于位于地表之下，污染发生时往往很隐蔽，增加了其危害性与修复难度。 因此制备出一种能够迅速、有效处理受污染地下水体的修复试剂具有重要的意义。
[0005]FeS同时含有Fe ( II )与S (_ II )两种还原性成分，具有强还原性，同时，与六价铬 反应的过程中，在常规地下水pH环境下还能直接形成含Cr (III)胶体沉淀物，实现还原作 用与沉淀作用相伴进行的一步处理法。与传统的先还原后沉淀的二步法处理Cr (VI)污染 水体的方法相比，本方法具有明显的经济优势和环境优势，是一种治理铬污染地下水极具 前景的的修复药剂。
[0006]然而，目前的文献和专利所报道的有关FeS修复药剂的制备与使用方法并不完善 可靠。这主要是由于FeS自身的性质决定的，包括：（1)目前工艺条件下制备的FeS成分不 纯、杂质多、杂质和样品含量不明确等，（2)所制备的FeS试剂并不是以修复六价铬污染地 下水为目的，性质不够完善（3)在地下多孔介质环境中的堵塞，这些均对实际修复铬污染 地下水产生了严重的负面影响，限制了 FeS的应用。
[0007] 综上所述，现存的FeS试剂无法发挥其本身的优异性质，进而难以满足修复受六 价铬污染地下水的要求，不利于实际工程的使用。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是：提供一种纯度高，制备成本低，适用于六价铬污染地下水修 复工程的FeS的制备方法。
[0009]本发明的另一个目的是：将制备的FeS试剂合理的应用于六价铬污染地下水的修 复。
[0010] 为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
[0011] 第一部分，制备：
[0012] (1)制备试剂的原始材料的成分与配比：
[0013] (a)FeS04?7H20;(b)Na2S ? 9H20;(C)二者的质量比为 49. 2%:50.8%;(d)无氧去 离子水。
[0014] (2)设置充满氮气的无氧制备室，并使接下来的步骤全部在该制备空间内完成。
[0015] (3)将制备室的温度调整为最佳反应温度：30°C。
[0016] (4)配置浓度为27. 8g/L的硫酸亚铁溶液；
[0017] (5)缓缓加入所需的硫化钠溶液，直至满足⑴所需比例，并设定该步骤所需时间 为20分钟，在不造成飞溅的前提下，尽可能提高搅拌速率。
[0018] (6)离心沉淀，去除上清液，并加入等量的无氧去离子水，重复三次。
[0019] (7)将试剂进行无氧密封封装，即是所需原始FeS修复试剂，无需惰性有机溶剂的 保护与干燥。其XRD衍射图谱如图1所示。
[0020] 第二部分，试剂的使用：
[0021] (1)在六价铬污染区域至少打一口观测井，测定污染地下水区域的六价铬的浓度 与水量。
[0022] (2)根据⑴中测定结果，结合表1，配置符合要求的FeS修复试剂的浓度与剂量。
[0023] (3)在六价铬污染区域，与观测井间距1. 5米到15米处，至少打一口注入井；
[0024] (4)将步骤2中配置的药剂，由注入泵，通过注入井注入到地下含水层。
[0025] (5)同时开启观测井中的抽提泵，形成负压，帮助步骤（4)中的药剂能迅速扩散， 单位时间的抽提量，大致与注入量相当；当抽提液中的FeS浓度为注入井浓度的1/3~1/2 时，停止抽提。
[0026] (6)步骤3中的注入井筛网上沿可高出地下水面0. lm，位于含水层的筛网整体须 超过0. 5m-lm，注入井的间距可为1. 5m-15m之间，根据含水层性质适当调整。
[0027] (7)步骤4中的抽提井可以由观测井来充当，也可以额外设置，筛网上沿可高出地 下水面0. lm，位于含水层的筛网整体须超过0. 5m-lm，当污染地下水区域很大时，抽提井也 可作为注入井使用，间距设置为1. 5m-15m。
[0028] (8)单井单位时间注入量需结合实际地下介质渗透性，实际注入总体积，需同时结 合污染地下水实际情况与修复药剂的修复能力，可以一次性注入，也可以分批注入。
[0029] (9)上述修复药剂注入管、注入泵、注入井相连通，无需与外界接触，可直接通过注 入泵注入修复药剂。
[0030] (10)本发明所制备的FeS性质优异，其悬浊液在应用于地下水六价铬污染修复 时，充分应用了 FeS本身所具备的还原与沉淀能力，能够实现化学还原和沉淀的强化耦合 效果。
[0031] (11)表1单位质量修复试剂在不同pH条件下的溶解度与最大修复能力
[0032]
【主权项】
1. 一种用于修复六价铬污染地下水的FeS的制备方法，其特征在于：（1)去离子水只进 行无氧处理而无需进行PH调节；（2)试剂提纯过程无需惰性有机溶剂参与保护；（3)试剂 无需干燥，以悬浊液保存于使用；（4)搅拌混合时间为20分钟。
2. 根据权利要求1所述的用于修复六价铬污染地下水的FeS的制备方法，其特征在于， 制备过程中，FeSO4 ? 7H20和Na2S? 9H20二者的质量比为49. 2 % : 50. 8 %。
3. 根据权利要求1或2所述的用于修复六价铬污染地下水的FeS的制备方法，其特征 在于，FeS制备过程中，其控制温度为30 °C。
4. 根据权利要求1-3所述方法制备的FeS，用于修复六价铬污染地下水的使用方法，其 特征在于，包括如下步骤： (1) 在地下水污染区域原本存在或打至少一口注入井； (2) 在地下水污染区域原本存在或打至少一口抽提井； (3) 将FeS悬浊液由注入泵通过注入井注入地下水中； (4) 同时开启抽提井，抽提速率与注入井注入速率一致。
5. 根据权利要求4所述，用于修复六价铬污染地下水的FeS的使用方法，其特征在于 步骤（1)中注入井、抽提井筛网上沿可高出地下水面0.1m，位于含水层的筛网整体须超过 0? 5m_lm〇
6. 根据权利要求4所述，用于修复六价铬污染地下水的FeS的使用方法，其特征在于步 骤⑴，⑵中，井间距为I. 5m-15m。
7. 根据权利要求4所述，用于修复六价铬污染地下水的FeS的使用方法，其特征在于步 骤（3)中，修复药剂可以一次，也可以分批次注入污染地下水中。
【专利摘要】本发明公开一种用于修复六价铬污染地下水的FeS的制备与使用方法，涉及地下水处理。提供了一种解决FeS修复试剂成分不纯，粒径过大，需求量难以估算以及配套设备复杂难维护等问题，并且能提高修复效率的一种符合实际工程应用的FeS修复试剂的制备与使用方法。(1)在无氧条件下，通过均相沉淀法将硫酸亚铁和硫化钠水合物制备成所需的FeS修复试剂；(2)重复三次离心—去离子水洗涤过程，对试剂进行提纯；(3)将试剂由注入泵，通过注入井与抽提井，进入受污染区域，达到修复目的。充分应用了FeS本身所具备的还原与沉淀能力，以实现化学还原和沉淀的强化耦合效果。无需单独设立注入井，直接利用场地上现存的井即可达到修复目的，操作简便。
【IPC分类】C02F1-70, C01G49-12, C02F1-62
【公开号】CN104787804
【申请号】CN201510188720
【发明人】洪梅, 陈娟, 张迪龙
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日