用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果验证方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地下水重金属污染修复技术领域，具体涉及用于修复Pb/Cd污染的PRB (可渗透反应墙)填料及其制备方法和效果验证方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的迅猛发展和人类活动的急剧增加，造纸、采矿、电子、化工等行业产生 的含铅(Pb)、镉(Cd)等重金属废水的大量排放，不仅对地表水造成污染，而且对土壤和地下 水资源的污染也越来越严重。而地下水作为重要的饮用水源，Pb/Cd污染地下水将会直接对 人类乃至动植物的生命健康造成危害，甚至导致死亡。因此，如何治理重金属Pb/Cd复合污 染地下水已成为我国当前亟待解决的最为紧迫的环境生态问题。
[0003] 近年来，由于地下水原位修复技术相较于异位修复技术具有成本低、地表处理设 施少、污染物的暴露少、对环扰动小等特点，已经成为一种应用广泛的地下水污染修复技 术。而可渗透反应墙技术作为原位修复技术的一种，因具有处理效果好，无需外力作用，运 行成本低，安装方便，可同时处理多种污染物的特点，已成为国内外地下水污染原位修复技 术研究的热点。可渗透反应墙内填料的选择是该处理方法能否成功运行的重要问题，而多 种填料混合使用是可渗透反应墙修复效果良好与否的关键因素。中国专利申请号 201510191672.X中公开了一种修复地下水铬污染的可渗透反应墙材料及方法，该专利用秸 杆作为吸附介质的一种来处理含络地下水；中国专利申请号201110034794.X中公开了种微 污染河流修复渗透反应墙填料，该专利用改性粉煤灰作为原料的一种而建立可渗透反应 墙-潜流湿地联合系统；中国专利申请号200910009016.8中公开了一种用于修复地下水污 染的可渗透反应墙介质材料，其中骨料有粉煤灰、沸石粉等混合烧制而成，用来处理受重金 属和有机物等多重污染的地下水。但是，在PRB修复技术上存在一些不足：（1)PRB系统内的 填料较单一，针对单一污染物，吸附作用单一；（2)PRB系统内填料混合填装，填料功能不明 确，不利于PRB修复机理的研究。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于修复Pb/Cd污染的PRB填料及其制备方法和效果 验证方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明对地下水中的Pb/Cd复合污染去除率 高，具有吸附效果好、成本低廉等特点，修复填料多为生产废弃物和农业废弃物，起到了废 物利用的作用，大大节省了成本，不仅解决了现有技术中存在的问题，而且具有很大的经济 效益。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 用于修复Pb/Cd污染的PRB填料，按照水流流向，以体积分数计，包括依次排列的 10 %石英砂，20 %干燥秸杆或复合秸杆，20 %粉煤灰基沸石，20 %铁锰结核，20 %粉煤灰以 及10%石英砂。
[0007] 进一步地，复合秸杆包括以任意比例混合的干燥秸杆及腐殖化秸杆；
[0008] 其中，干燥秸杆的制备方法为:将秸杆进行去皮处理，得到的秸杆芯放入烘箱，在 60°C的温度下烘干，然后粉碎过60目筛即得到干燥秸杆；
[0009] 腐殖化秸杆的制备方法为:将干燥秸杆在室温条件下泡入纯净水中，使干燥秸杆 完全浸没在纯净水中并做标记线，每2天均匀搅拌一次，并添加纯净水，保持水量在标记线 上，2~5个月后取出，烘干研磨即得到腐殖化秸杆。
[0010] 进一步地，粉煤灰的制备方法为:将取自燃煤锅炉的炉渣自然风干，然后研磨至通 过60目筛即得到粉煤灰；
[0011 ]粉煤灰基沸石的制备方法为:将粉煤灰和浓度为5mol/L的NaOH溶液加入反应釜中 搅拌均匀，其中，每毫升NaOH溶液中加入1克粉煤灰，然后将反应釜放入120°C烘箱中加热6h 后取出，在室温下冷却后用去离子水反复冲洗抽滤反应釜中的混合液，直至滤液pH为8~9， 将滤渣于60°C下烘干18h后研磨过60目筛即得到粉煤灰基沸石。
[0012]进一步地，铁猛结核的制备方法为:采集深度在0~30cm处的土壤表层样品，挑出 杂物，用水冲洗掉土壤中的泥土，然后将冲洗后的样品风干，经研磨后过60目筛即得到铁锰 结核；
[0013] 所述的石英砂采用纯净水冲洗干净后于60°C烘干并过60目筛。
[0014]用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 步骤一:制备石英砂、干燥秸杆或复合秸杆、粉煤灰基沸石、铁锰结核以及粉煤灰；
[0016] 步骤二:按照水流流向，以体积分数计，依次填装10%石英砂，20%干燥秸杆或复 合秸杆，20 %粉煤灰基沸石，20 %铁锰结核，20 %粉煤灰以及10 %石英砂。
[0017] 进一步地，复合秸杆包括以任意比例混合的干燥秸杆及腐殖化秸杆；
[0018] 其中，干燥秸杆的制备方法为:将秸杆进行去皮处理，得到的秸杆芯放入烘箱，在 60°C的温度下烘干，然后粉碎过60目筛即得到干燥秸杆；
[0019] 腐殖化秸杆的制备方法为:将干燥秸杆在室温条件下泡入纯净水中，使干燥秸杆 完全浸没在纯净水中并做标记线，每2天均匀搅拌一次，并添加纯净水，保持水量在标记线 上，2~5个月后取出，烘干研磨即得到腐殖化秸杆。
[0020] 进一步地，粉煤灰的制备方法为:将取自燃煤锅炉的炉渣自然风干，然后研磨至通 过60目筛即得到粉煤灰；
[0021] 粉煤灰基沸石的制备方法为:将粉煤灰和浓度为5m〇VL的NaOH溶液加入反应釜中 搅拌均匀，其中，每毫升NaOH溶液中加入1克粉煤灰，然后将反应釜放入120°C烘箱中加热6h 后取出，在室温下冷却后用去离子水反复冲洗抽滤反应釜中的混合液，直至滤液pH为8~9， 将滤渣于60°C下烘干18h后研磨过60目筛即得到粉煤灰基沸石；
[0022]铁锰结核的制备方法为:采集深度在0~30cm处的土壤表层样品，挑出杂物，用水 冲洗掉土壤中的泥土，然后将冲洗后的样品风干，经研磨后过60目筛即得到铁锰结核； [0023] 所述的石英砂采用纯净水冲洗干净后于60°C烘干并过60目筛。
[0024]用于修复Pb/Cd污染的PRB填料的效果验证方法，包括以下步骤：
[0025]步骤一:配制用于模拟Pb/Cd污染的溶液；
[0026]步骤二:按照溶液流向，以体积分数计，依次将10%石英砂，20%干燥秸杆或复合 秸杆，20 %粉煤灰基沸石，20 %铁锰结核，20 %粉煤灰以及10 %石英砂填装入PRB反应装置 中；
[0027] 步骤三：用懦动栗按照4mL/min~10mL/min的流速将配置好的溶液注入PRB反应装 置，12h后在PRB反应装置出水口处取样，对样品进行测试得到实验结果。
[0028] 进一步地，步骤一溶液中Pb的浓度为5~10mg/L，且质量比Pb:Cd=(5~20):1，溶 液的pH为5~8。
[0029] 进一步地，步骤三的实验温度为15°C~30°C。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0031] 本发明将铁锰结核的氧化还原作用，干燥秸杆和腐殖化秸杆的有机络合作用，粉 煤灰和粉煤灰基沸石的无机吸附作用相结合，实现Pb/Cd复合污染地下水的深度修复，采用 本发明填料对地下水中的Pb/Cd复合污染去除率高，具有吸附效果好、成本低廉等特点，且 修复填料多为生产废弃物和农业废弃物，起到了废物利用的作用，大大节省了成本，不仅解 决了现有技术中存在的问题，而且具有很大的经济效益。
[0032] 进一步地，本发明所使用的秸杆、粉煤灰，是常见的农业废弃物和工业废弃物，易 于采购，价格便宜，粉煤灰基沸石由粉煤灰制得，铁锰结核是由土壤中提取而得，容易获取。
[0033] 本发明的制备方法所使用的秸杆、粉煤灰，是常见的农业废弃物和工业废弃物，易 于采购，价格便宜，粉煤灰基沸石由粉煤灰制得，铁锰结核是由土壤中提取而得，容易获取， 将铁锰结核的氧化还原作用，干燥秸杆和腐殖化秸杆的有机络合作用，粉煤灰和粉煤灰基 沸石的无机吸