专利名称：一种修复水体重金属污染的生态复合材料的制作方法
技术领域：
本发明属于环境科学和恢复生态学领域，尤其涉及一种在自然条件下利用沉水植物-钠基膨润土混合物对水体的重金属污染进行修复的生态复合材料。
背景技术：
随着社会经济的高速发展，各种工业(如采矿、冶炼、电镀)废水和固体废物渗滤液中重金属进入水体，致使河流、湖泊水体中重金属含量增高，污染范围扩大，程度加剧。水体中的重金属不能自然降解或被微生物分解，借助水体这一流动的特殊介质，重金属能被水生动植物吸收，通过食物链积累，危害动物和人体健康。然而由于自然水体分布广、结构复杂、自成生态系统的特质，现有的重金属治理方法(如化学沉淀法、电化学法、膜分离法、 离子交换法等)在实际应用上具有一定的局限性。研究表明，国内外已有多项技术措施对水体重金属污染进行修复的技术。公开号为101612M8的发明专利公布了一种利用粉煤灰提取磁性矿物修复水体重金属污染的方法，将粉煤灰配制成灰浆，利用提取装置，循环反复多次提取粉煤灰中的磁性矿物，利用提取的磁性矿物，通过提取装置，磁性矿物提取和去除水中重金属在一套系统内循环完成，吸附剂可回收利用，不产生二次污染。公开号为2089931的发明专利公布了一种育苗水体重金属离子除去装置，由多片平板式吸附床、吸附剂、固定架、吊索和重砣组成连片分层设置构成，每片平板上设有多个透水孔，孔内装有由筛绢袋包裹着的吸附剂，吸附率高，不污染水质，可保持育苗池水质清洁。公开号为101%^68A的发明专利公布了一种水体重金属离子吸附剂的制备方法，经过硫改性的纳米二氧化钛吸附材料，比表面积大、对去除水中重金属离子具有显著的效果。公开号为10132^35的发明专利公布了一种以玉米秸秆为原材料的污染水体重金属吸附材料，具备较好的吸附能力。除此之外，利用植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定作用对水体中重金属污染修复的方法是当前研究的热点问题。然而，当前技术和方法未能有效针对自然水体分布广、结构复杂、自成生态系统的特质，对水体重金属污染的就地解决、吸附过程中重金属解吸、植物残体在水体内分解造成二次污染等问题提出一个兼顾的修复方案。因此，借助沉水植物-钠基膨润土混合物制成的生态复合材料以及特定的投放装置，进行物理、化学、生物联合作用来解决自然水体中重金属污染和植物残体淤积等问题，具有较强的可操作性和广泛的应用性。
发明内容
本发明的目的在于公布一种利用沉水植物-钠基膨润土混合物对水体重金属污染进行修复的生态复合材料。该生态复合材料利用物理、化学、生物联合作用，不引入其他污染物，不影响水体原有的生态功能，可回收重复利用，经济高效，易于推行应用。本发明由两个部分构成生态复合材料和单体投放装置。生态复合材料为沉水植物-钠基膨润土，沉水植物主要采用轮叶黑藻和菹草，钠基膨润土粒径为80 110 μ m，其中，沉水植物、钠基膨润土的质量比为1 2。单体投放装置由PVC浮管框架、尼龙吊绳、PVC网格和尼龙网组成，投入水体深度可通过尼龙吊绳调节，单体投放装置覆盖率为25-35%， 不影响下层动植物的原有生态功能。 本发明与以往的水体重金属污染修复材料相比，其益处在于通过及时对生态复合材料进行回收，有效解决了解吸和植物残体分解过程重金属释放而造成的二次污染问题，最终将重金属从水体生态系统中去除；该材料使用环境友好型物质，不会对修复的生态系统造成污染，快速高效，简便可行，为水体重金属环境修复提供了一种新的生态复合材料。
图1为本发明的单元投放装置立体示意2为本发明的单元投放装置平面示意3为本发明的投放示意图其中1、PVC浮管框架2、尼龙吊绳3、PVC网格4、尼龙网5、尼龙吊绳连接环
具体实施例方式以下详细说明本发明的工作原理和实施方式(1)沉水植物为轮叶黑藻和菹草轮叶黑藻适用于5 8月春夏季高于10°C的水体，菹草适于秋季播撒且能在冬春季低于10°c的水温中生长。沉水植物通过细胞功能吸收重金属并于体内再分布，拥有积累重金属的能力，生长过程中能快速有效富集重金属，最终通过回收从水体中去除。(2)钠基膨润土粒径为80 ΙΙΟμπι，可在水体中分散成胶凝状和悬浮状，由于其主要成分(蒙脱石)晶胞形成的层状结构与阳离子作用不牢固，钠基膨润土具有较强的吸附性和阳离子交换能力，用于絮凝、吸附、螯合，作为重金属离子吸附介质和沉水植物生长的物质载体。(3)沉水植物、钠基膨润土的质量比为1 2，均勻混合。(4)单体投放装置由2. 5mXl. 5m PVC浮管框架、尼龙吊绳、PVC网格和尼龙网组成，投入水体深度可通过尼龙吊绳调节，PVC网格分为0. 5mX0. 5m的15个单元，每个单元的四角均挂有0. 2mX0. an的三角尼龙网，材料投入尼龙网，缓慢下放于水体中使用，单体投放装置覆盖率为25-35%，不影响下层动植物的原有生态功能。实施例1在白洋淀某水域，采用本发明作为重金属污染修复技术进行治理。该水域水深 1. 2-1. 8m，平行投放单元投放装置3组，每组间间隔一米，PVC网格置于水面下2/3处，每个尼龙网中装入生态复合材料^g，沉水植物5 8月采用轮叶黑藻，10月 第二年4月采用菹草。沉水植物富集系数由(植物全株重金属浓度/水中该元素浓度)表示。生态复合材料重金属修复效果见下表，表1白洋淀地区生态复合材料修复效果
4沉水植物富集系数CuZnCdAsPb生态复合材料(轮叶黑藻)6043519519940生态复合材料(菹草)4934011712927
实施例2
在海河某水域，采用本发明作为重金属污染修复技术进行治理。该水域水深 1-1. 5m，平行投放单元投放装置3组，每组间间隔一米，PVC网格置于水面下2/3处，每个尼龙网中装入生态复合材料^g，沉水植物5 8月采用轮叶黑藻，10月 第二年4月采用菹草。沉水植物富集系数由(植物全株重金属浓度/水中该元素浓度)表示。生态复合材料重金属修复效果见下表，
表1白洋淀地区生态复合材料修复效果
沉水植物富集系数CuZnCdAsPb生态复合材料(轮叶黑藻)8657225324950生态复合材料(菹草)674361521633权利要求
1.一种修复水体重金属污染的生态复合材料，其特征在于该复合材料为沉水植物-钠基膨润土混合物，沉水植物为轮叶黑藻和菹草，钠基膨润土粒径为80 110 μ m，沉水植物、钠基膨润土的质量比为1 2。
2.如权利要求1所述的一种修复水体重金属污染的生态复合材料，其特征在于单体投放装置由2. 5mXl. 5m PVC浮管框架、尼龙吊绳、PVC网格和尼龙网组成，投入水体深度可通过尼龙吊绳调节，PVC网格分为0. 5mX0. 5m的15个单元，每个单元的四角均挂有 0. 2mX0. 2m的三角尼龙网，材料投入尼龙网，缓慢下放于水体中使用，单体投放装置覆盖率为 25-35% ο
全文摘要
本发明的目的在于公布一种利用沉水植物-钠基膨润土混合物修复水体重金属污染的生态复合材料。复合材料中沉水植物、钠基膨润土质量比为1∶2，混匀装入单体投放装置的尼龙网中，缓慢下放于水体。单体投放装置由2.5m×1.5m PVC浮管框架、尼龙吊绳、PVC网格和尼龙网组成，投入水体深度可通过尼龙吊绳调节，PVC网格分为0.5m×0.5m的15个单元，每个单元的四角均挂有0.2m×0.2m的三角尼龙网。通过钠基膨润土对重金属离子的吸附作用，利用沉水植物生长过程，快速有效地对重金属污染进行治理。该发明经济高效，具有较强的可操作性和广泛的应用性，材料的使用不影响生态系统原有生态功能，对水体重金属污染修复具有重要意义。
文档编号C02F101/20GK102491523SQ20111037973
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者刘咏妍, 崔保山, 李峰居, 蓝艳, 陈子惟, 高宇璐 申请人:北京师范大学