一种原位治理河道底泥重金属的方法_3

文档序号:9856947阅读:来源:国知局
5为载体,纳米多孔陶瓷15的表面及内部包 含丰富的纳米孔17,纳米孔17内表面密集规整修饰有含活性官能团的有机小分子层16。中 空圆柱体2外径为0.10~0.30米,内径为0.02~0.10米,长为0.5~2.0米,实心圆锥体1高为 0.02~0.30米;整个重金属吸附柱A由5~30千克纳米多孔陶瓷复合材料3制成。
[0058]图6为重金属吸附柱B;包括上部柱体和柱体外部的柱罩,以及下部实心圆锥体6。 上部柱体和下部实心圆锥体6由不锈钢材料制成,实心圆锥体6高为0.02~0.30米,主要便 于设备植和固定在河道底泥中。所述的上部柱体可以由内外双层中空棱柱体构成(图6-A所 示),外中空棱柱体11-1和内中空棱柱体12-1之间区域填充有纳米多孔陶瓷复合材料颗粒 8,纳米多孔陶瓷复合材料颗粒8比表面积大、吸附效率高;外中空棱柱体11-1和内中空棱柱 体12-1的柱壁上均密集分布有孔径为1~1.5毫米小孔10,外中空棱柱体11-1边长为0.02~ 0.25米,内中空棱柱体12-1边长比外中空棱柱体11-1边长短0.01~0.15米,内中空棱柱体 12-1和外中空棱柱体11-1高均为0.5~2.0米;柱罩9-1为中空棱柱体,柱罩9-1由不锈钢材 料制成,边长比外中空棱柱体11-1边长长0.03~0.05米,高与内中空棱柱体12-1及外中空 棱柱体11-1高一致。或者,所述的上部柱体由内外双层中空圆柱体构成(图6-B所示),外中 空圆柱体11-2和内中空圆柱体12-2之间区域填充有纳米多孔陶瓷复合材料颗粒8(MA01、 MF01、MP02或MP01);外中空圆柱体11-2和内中空圆柱体12-2的柱壁上均密集分布有孔径为 1~1.5毫米小孔10;外中空圆柱11-2直径为0.02~0.25米,内中空圆柱体12-2直径比外中 空圆柱11-2直径短0.03~0.20米,内中空圆柱柱体12-2和外中空圆柱体11-2高均为0.5~ 2.0米;柱罩9-2为中空圆柱体,柱罩9-2由不锈钢材料制成,直径比外中空圆柱体11-2直径 长0.03~0.05米,高与内中空圆柱体12-2和外中空圆柱体11-2高一致。柱体顶部有密封内 盖13,密封内盖13防止底泥进入外中空棱柱体11 -1和内中空棱柱体12-1之间区域或者外中 空圆柱体11-2和内中空圆柱体12-2之间区域;纳米多孔陶瓷复合材料颗粒8可以采用网袋 分装成小袋,填充在外中空棱柱体11-1和内中空棱柱体12-1之间的区域或者外中空圆柱体 11-2和内中空圆柱体12-2之间的区域。重金属吸附柱B中填充量为2~30千克纳米多孔陶瓷 复合材料颗粒8;柱体和柱罩9-1(9-2)底部与实心圆锥体6底面通过活动卡槽7连接,有利于 柱罩9-1 (9-2)安装和拆除。
[0059] 图7为由纳米多孔陶瓷复合材料3(1^01、1^01、1^02或1^01)构成的长方体砖块。长 方体砖块尺寸大小为5~30cm X 3~25cm X 1~10cm;每块长方体砖状纳米多孔陶瓷复合材 料重0.2~3千克。
[0060] 实施例1
[00611湘东地区某河流A段底泥中重金属镉含量为5.8mg/kg;锌含量为792.2mg/kg;铜含 量为 263.1mg/kg。
[0062] 选用双层菱形柱体设备,其菱柱体状外罩边长为0.2米,内里材料层外边长0.16 米,内边长0.06米,内外壁开孔孔径为1.2毫米,柱体长度为lm,下部实心圆锥体高度0.15 米,内装材料MA01量为10kg。于河流底泥中每相隔3米插入一根材料柱,取走外罩,内里材料 柱柱顶高出底泥表层0. lm。
[0063] 通过4个月的周期处理,检测河流底泥中的重金属镉含量降低至3.3mg/kg;锌含量 降低至472.3mg/kg;铜含量降低至183.6mg/kg。通过延长数个处理周期,河道底泥中的重金 属镉、锌和铜的去除率达到85%以上。
[0064] MA01吸附的多重金属离子达到饱和,可以将MA01用浓度为2.5wt %的EDTA溶液洗 脱后,回收重金属镉、锌和铜,MA01再生后的吸附容量达到原始材料的95%,可重复使用,如 吸附的重金属离子量未达到饱和,可以继续使用。
[0065] 实施例2
[0066]湘东地区某河流B段底泥中重金属镉含量为8.7mg/kg;锌含量为668.9mg/kg;铜含 量为 233.6mg/kg。
[0067]选用材料柱设备,其纳米多孔陶瓷复合材料MA01量为15千克,材料柱圆柱体直径 为0.2米,长度为1.0米,内径为0.08米,底部圆锥高度为0.15米。将材料圆柱体垂直插入河 道底泥中,每根柱子相隔2米,每根插入底泥后高出底泥表层0.1米。
[0068] 通过12个月的周期处理,检测河流底泥中的重金属镉含量降低至4.5mg/kg;锌含 量降低至332.6mg/kg;铜含量降低至150.9mg/kg。通过延长数个处理周期,河道底泥中的重 金属镉、锌和铜的去除率达到85%以上。
[0069] MAO 1吸附的多重金属离子达到饱和,可以将MAO 1用浓度为1.5wt %的EDTA溶液洗 脱后,回收重金属镉、锌和铜,MA01再生后的吸附容量达到原始材料的95%,可重复使用,如 吸附的重金属离子量未达到饱和,可以继续使用。
[0070] 实施例3
[0071] 湘东地区某河流C段底泥中重金属镉含量为4. Omg/kg;锌含量为682.7mg/kg;铜含 量为 221.8mg/kg。
[0072] 选用材料砖设备,每块长方体砖状纳米多孔陶瓷复合材料MA01和MP01(质量1:1) 重2千克,平均每平方米河道底泥中埋入4块纳米多孔陶瓷复合材料,深度在40厘米。
[0073] 对通过12个月的周期处理,检测河流底泥中的重金属镉含量降低至1.7mg/kg;锌 含量降低至320.2mg/kg;铜含量降低至113.5mg/kg。通过延长数个处理周期,河道底泥中的 重金属镉、锌和铜的去除率达到85%以上。
[0074] 如果MAO 1吸附的多重金属离子达到饱和,可以将MAO 1用浓度为10wt %的盐酸洗脱 后,回收重金属镉、锌和铜,MA01再生后的吸附容量达到原始材料的90%,可重复使用,如果 吸附的重金属离子量未达到饱和,可以继续使用。
[0075] 实施例4
[0076]纳米多孔陶瓷材料的再生实验:
[0077] MA01、MF01、MP02或MP01可用EDTA和HC1再生,其中使用EDTA再生后材料吸附容量 能恢复至最初的95%,使用盐酸再生后材料吸附容量为最初的50%。增加抽真空后,可恢复 至最初容量的70%。实验流程及数据如下:
[0078]实验器材与试剂:
[0079]采用MA01多孔陶瓷材料为例进行试验说明,已配制好的200ppm含Cd废水;
[0080] 250mL三角瓶,250mL烧杯,250mL量筒,10mL移液管,滴管,振荡箱,分析天平等;
[0081 ] 1、实验步骤:
[0082] 1)、用分析天平分别精确称取30份MA012.00g于30支已洗净的250mL三角瓶中,分 别编号为①②③…;
[0083] 2)、用洗净的250mL量筒量取100mL已配制好的200ppm的含Cd废水,于1的三角瓶, 依次装好30支三角瓶;
[0084] 3)、将2的三角瓶放入振荡箱中振荡,转速130rpm,温度为室温(21°C左
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