專利名稱：一種底泥磷釋放抑制劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及底泥磷釋放抑制劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今世界面臨的主要水污染問題之一。全球范圍內(nèi)有40%左右的湖泊和水庫(kù)遭受不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化；20世紀(jì)90年代后期，太湖、滇池、巢湖等10個(gè)湖泊處于重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。水體富營(yíng)養(yǎng)化過程主要與氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽含量密切相關(guān)，還與溫度、溶解氧水平、水動(dòng)力條件有關(guān)。由于富營(yíng)養(yǎng)化水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過多，水生生物(主要是藻類) 大量繁殖、藻類的呼吸作用及死亡藻類的分解作用消耗大量的氧，致使水體處于嚴(yán)重的缺氧狀態(tài)，并分解出有毒物質(zhì)，從而給水質(zhì)造成嚴(yán)重的不良后果。水體溶解氧成為水體污染生物修復(fù)的限制性因素。目前水體供氧技術(shù)主要有人工曝氣、投加釋氧藥劑(臭氧、過氧化氫和固體釋氧化合物等)。人工曝氣充氧是提高水體中溶解氧濃度的一種有效手段，但是對(duì)于受污染的地下水、廣闊湖面等地域，不方便進(jìn)行大規(guī)模曝氣充氧。投加臭氧和過氧化氫能迅速提高水體溶解氧，但是他們本身化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定性，供氧成本過高。固體釋氧化物為過氧化鎂 (MgO2)、過氧化鈣(CaO2)等。這些過氧化物能夠與水反應(yīng)釋放出氧氣，提高水體溶解氧，從而為水中有機(jī)污染物的好氧生物提供氧氣。CaO2在潮濕的空氣及水中反應(yīng)如下2Ca02+2H20 = 2Ca (OH) 2+02Ca (OH) 2+C02 = CaC03+2H20由于固體釋氧化合物供氧可以直接將其撒到地表水體或灌注到地下水中，不需要安裝曝氣設(shè)備及長(zhǎng)期的電能供應(yīng)，也不需要轉(zhuǎn)移至其他場(chǎng)所治理，因此相應(yīng)的處理費(fèi)用相對(duì)較低，有著其它供氧技術(shù)無法比擬的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。但是，當(dāng)前利用固體釋氧化合物修復(fù)污染地下水的過程中，多采用將其與水混合成懸濁液，并通過加壓灌注方式將其注入地下含水層。此方法盡管能夠快速提高受污染地下水的溶解氧濃度，但不可避免地造成釋氧化合物在進(jìn)入地下環(huán)境之前大量釋氧，造成釋氧化合物的浪費(fèi)；此外，直接投加的釋氧化合物與水快速反應(yīng)，氧氣釋放周期短，不利于長(zhǎng)期的供氧。將金屬過氧化物中添加其他化學(xué)物質(zhì)并制成顆粒材料，可以有效的降低其在水中的釋氧速率，延長(zhǎng)釋氧周期，提高溶解氧的利用率。發(fā)明人在無水狀態(tài)下制備底泥磷釋放抑制劑，避免了制備階段金屬過氧化物與水反應(yīng)而造成的有效氧的浪費(fèi)，提高金屬過氧化物及氧氣的利用率；該材料投入水體后依靠重力迅速沉降到水底，緩慢均勻地釋放氧氣，可以長(zhǎng)期向水體釋放氧氣，保證一定的含氧量；可以根據(jù)污染治理的需要通過調(diào)整材料配比實(shí)現(xiàn)十幾天至數(shù)年不等的釋氧周期；材料穩(wěn)定性好，常態(tài)下不易分解，容易保存，有效期長(zhǎng)。該底泥磷釋放抑制劑用于污染地表水、底泥及地下水的生物修復(fù)時(shí)，可極大減緩金屬過氧化物與水的反應(yīng)速率，提高金屬過氧化物的使用效率和使用周期，長(zhǎng)期穩(wěn)定有效地增加水體的含氧量，從而長(zhǎng)期有效的抑制底泥污染物的釋放和凈化水體。

發(fā)明內(nèi)容
底泥磷釋放抑制劑制備方法于40 70°C水浴下將硬脂酸和聚乙二醇4000溶于無水乙醇或四氯化碳等有機(jī)溶劑中，投加一定量的金屬過氧化物和一定比例的增重材料， 充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)移至球形、條狀或片劑狀模具中成型干燥，得到球形、條狀或片劑形狀的底泥磷釋放抑制劑，并回收有機(jī)溶劑。組成和質(zhì)量百分比含量金屬過氧化物50 % 80 %，硬脂酸1 % 10 %，聚乙二醇4000 10%，40-200目增重材料15% 30%，金屬過氧化物有機(jī)溶劑=0. 5 3g/mL。其中所述的金屬過氧化物包括過氧化鈣和過氧化鎂中的任意一種或兩者的混合物。其中所述的有機(jī)溶劑是包括無水乙醇、四氯化碳在內(nèi)的一般常用有機(jī)溶劑中的一種。其中所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在內(nèi)的一般常用增重材料的一種或其混合物。本發(fā)明還進(jìn)一步涉及本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑在抑制底泥內(nèi)源性磷釋放方面的應(yīng)用。具體操作可按下述方法進(jìn)行通過人工播撒、船只等工具將本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑投加到所需處理的水體，依靠重力作用沉降到底泥表面。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。實(shí)施例1于50°C水浴下將Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于50mL四氯化碳中，投加40g 過氧化鈣和15g 80-120目石英砂，充分?jǐn)嚢杌靹蚝筠D(zhuǎn)移至片劑狀模具中成型干燥，回收四氯化碳，得到片劑形狀的底泥磷釋放抑制劑。投加4. 275g該片劑狀底泥磷釋放抑制劑至每升水時(shí)(CM)2有效含量為3g/L)，其平均釋氧速率為9mg/ (L · d)，理論釋氧周期T為74天。實(shí)施例2于50°C水浴下將Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于50mL無水乙醇中，投加40g 過氧化鎂和15g 80-120目石英砂，充分?jǐn)嚢杌靹蚝筠D(zhuǎn)移至球形模具中成型干燥，回收無水乙醇，得到球形的底泥磷釋放抑制劑。投加4. 275g該球型底泥磷釋放抑制劑至每升水時(shí) (MgO2有效含量為3g/L)，其平均釋氧速率為12mg/(L · d)，理論釋氧周期T為71. 5天。實(shí)施例3于60°C水浴下將Ig硬脂酸和Ig聚乙二醇4000溶于6mL四氯化碳中，投加5g過氧化鈣和3g 80-120目石英砂，充分?jǐn)嚢杌靹蚝筠D(zhuǎn)移至片劑狀模具中成型干燥，回收四氯
4化碳，得到片劑形狀的底泥磷釋放抑制劑。投加6g該片劑狀底泥磷釋放抑制劑至每升水時(shí) (CaO2有效含量為3g/L)，其平均釋氧速率為1. 5mg/ (L · d)，理論釋氧周期T為444天。實(shí)施例4于50°C水浴下將0. 975g硬脂酸和0. 625g聚乙二醇4000溶于50mL四氯化碳中， 投加50g過氧化鈣和Ilg 80-120目石英砂，充分?jǐn)嚢杌靹蚝筠D(zhuǎn)移至片劑狀模具中成型干燥，回收四氯化碳，得到片劑形狀的底泥磷釋放抑制劑。投加3. 756g該片劑狀底泥磷釋放抑制劑至每升水時(shí)(CaO2有效含量為3g/L)，其平均釋氧速率為18mg/(L · d)，理論釋氧周期T為37天。效果實(shí)施例1本發(fā)明對(duì)華東理工大學(xué)青春河的底泥和水體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑的釋氧性能及抑制底泥磷的釋放的效果。通過船只將本發(fā)明實(shí)施例一的底泥磷釋放抑制劑均勻撒到青春河水面(lkg/m2)，使其自由沉降到底泥表面，分析水體泥水界面pH、
DO、磷酸鹽變化。結(jié)果表明，投加本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑后，溶解氧含量35天內(nèi)始終在5 7mg/L范圍內(nèi)，平均為6mg/L，能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的釋放氧氣，有效抑制底泥磷酸鹽向上覆水體的釋放，滿足微生物的好氧需求。上覆水磷酸鹽含量由0. 6mg/L降低到0. :3mg/L，不僅抑制了底泥中磷酸鹽向水體中釋放，同時(shí)降低了水體中的磷酸鹽濃度，去除率達(dá)到了 50%。效果實(shí)施例2本發(fā)明對(duì)淀浦河的底泥和水體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑的釋氧性能及抑制底泥磷的釋放的效果。通過船只將本發(fā)明實(shí)施例一的底泥磷釋放抑制劑均勻撒到水面(0. 5kg/m2)，自由沉降到底泥表面，分析水體泥水界面pH、DO、磷酸鹽變化。結(jié)果表明，投加本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑后，泥水界面溶解氧含量35天內(nèi)始終在4 5mg/L范圍內(nèi)，能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的釋放氧氣，有效抑制底泥磷酸鹽向上覆水體的釋放，滿足微生物的好氧需求。上覆水磷酸鹽含量由0. 6mg/L降低到0. 5mg/L，不僅抑制了底泥中磷酸鹽向水體中釋放，同時(shí)降低了水體中的磷酸鹽濃度，去除率達(dá)到了 16%以上。
權(quán)利要求
1.一種底泥磷釋放抑制劑，其特征在于所述底泥磷釋放抑制劑各組分質(zhì)量百分含量為金屬過氧化物50% 80%、硬脂酸 10%、聚乙二醇40001% 10%、40_200目增重材料15% 30%;所述的金屬過氧化物是指包括過氧化鈣和過氧化鎂中的任意一種或兩者的混合物；所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在內(nèi)的一般常用增重材料的一種或其混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述底泥磷釋放抑制劑，其特征在于該底泥磷釋放抑制劑各組分質(zhì)量百分含量為金屬過氧化物70%、硬脂酸1.75%、聚乙二醇40001. 75%、80-120目石英砂 26. 30%。
3.如權(quán)利要求1、2所述底泥磷釋放抑制劑的制備方法，其包括下列步驟于40 70°C 水浴下將一定量硬脂酸和聚乙二醇4000溶于無水乙醇或四氯化碳等有機(jī)溶劑中，投加一定量的金屬過氧化物和增重材料，充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)移至球形、條狀或片劑狀模具中成型干燥， 得到球形、條狀或片劑形狀的底泥磷釋放抑制劑，并回收有機(jī)溶劑；其中金屬過氧化物有機(jī)溶劑=0. 5 3g/mL，所述的有機(jī)溶劑是包括無水乙醇、四氯化碳在內(nèi)的一般常用有機(jī)溶劑中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述底泥磷釋放抑制劑，其特征在于可根據(jù)污染治理的需要通過調(diào)整材料配比實(shí)現(xiàn)十幾天至數(shù)年不等的釋氧周期；將本發(fā)明的底泥磷釋放抑制劑投加到所需處理的水體后，可以長(zhǎng)期向水體釋放氧氣，有效抑制底泥磷的釋放。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及底泥釋放抑制劑及其制備方法。將硬脂酸和聚乙二醇4000溶于無水乙醇或四氯化碳等有機(jī)溶劑中，投加一定量的過氧化物和增重材料進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)移至模具中制成一定形狀的磷釋放抑制劑，并回收有機(jī)溶劑。本發(fā)明的磷釋放抑制劑在無水環(huán)境下完成制備，避免了過氧化物中有效氧的浪費(fèi)；用于地表水及底泥的生物修復(fù)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定有效地增加水體的含氧量，從而抑制底泥磷的釋放，并可根據(jù)污染治理需要調(diào)整配比實(shí)現(xiàn)幾天至數(shù)年不等的釋氧周期。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102408151SQ20111019783
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者周彥波, 王英秀, 趙慶, 趙胤, 魯軍, 魯萍 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)