一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種無(wú)機(jī)緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法及其應(yīng)用，涉及土壤與水環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的飲用水處理方法對(duì)于難降解有機(jī)污染物并沒有行之有效的方法。而隨著水資源污染的加劇，需要處理的污染物種類越來(lái)越多，這就需要尋找一種能夠去除多種污染物，尤其是有機(jī)污染物的方法，同時(shí)又不能影響飲用水的水質(zhì)。
[0003]已有研究將高鐵酸鹽用于水處理領(lǐng)域，如利用高鐵酸鹽去除水中重金屬和氨氮或者一些芳香類的化合物，其共同特點(diǎn)是利用高鐵酸根的強(qiáng)氧化性，高鐵酸鹽將水中的污染物氧化的同時(shí)自身被還原成鐵離子或鐵的氫氧化物，由于這些還原產(chǎn)物都有很好的絮凝作用，因此又可作為后續(xù)處理的混凝劑，增強(qiáng)混凝效果，進(jìn)一步提高出水質(zhì)量。已有研究顯示，在一定的條件(適當(dāng)?shù)膒H和濃度)下，高鐵酸鹽對(duì)水中的雙酚A或者苯胺等有機(jī)物有較好的去除作用。
[0004]但高鐵酸鹽常溫下不穩(wěn)定、易分解，不便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；某些情況下高鐵酸鹽在水中反應(yīng)速率過快，其分解產(chǎn)物能催化分解高鐵酸鹽；這導(dǎo)致一部分高鐵酸鹽的無(wú)效損失，造成浪費(fèi)，降低水處理效果，增加了飲用水的處理成本。因此，制備一種高效率的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑是研究的新方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，其特征在于具有如下的過程和步驟:
(a)稱取二價(jià)金屬鹽即鈣、鎂的氯鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的任一種、三價(jià)金屬鹽即鐵、鋁的氯鹽、硝酸鹽中的任一種、高鐵酸鉀以及適量氫氧化鈉；所述的二價(jià)金屬鹽、三價(jià)金屬鹽、高鐵酸鉀的摩爾比為(1-5):1:(1-4);
(b)將二價(jià)和三價(jià)金屬鹽混合溶于無(wú)二氧化碳去離子水中，得到溶液A;將高鐵酸鉀固體溶于另一份無(wú)二氧化碳去離子水中；并加入氫氧化鈉以維持一定pH值，得到溶液B ;
(c)將上述兩份溶液分別使用連續(xù)進(jìn)樣器即恒壓分液漏斗或噴頭；同時(shí)緩慢注入反應(yīng)容器。在上述過程中，控制兩者的流速，將pH值維持在10-13的范圍內(nèi)，并持續(xù)攪拌混合液；pH值范圍為10-13，攪拌時(shí)間為2-5小時(shí)；
(d)在上述反應(yīng)后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原料重量的0.5°/『5%，使產(chǎn)物凝結(jié)成球形顆粒析出；
(e)將產(chǎn)物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)所制得的新型藥劑解決了傳統(tǒng)藥劑不便運(yùn)輸和儲(chǔ)存、反應(yīng)過程中不穩(wěn)定、易自降解等缺點(diǎn)，可促進(jìn)傳統(tǒng)藥劑高鐵酸鹽在水處理領(lǐng)域中的推廣。
[0006](2)該新型藥劑制備過程簡(jiǎn)單，且無(wú)二次污染產(chǎn)生，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其對(duì)有機(jī)物的降解效果高于傳統(tǒng)藥劑，并且層狀金屬化合物對(duì)高鐵酸鹽的緩釋作用并沒有抑制藥劑對(duì)水中污染物的降解速度。
[0007]本發(fā)明的機(jī)理:
(1)利用形成的層狀雙金屬化合物材料的結(jié)構(gòu)特性，即層板帶有正電荷、層間插有陰離子，使高鐵酸根以插層的形式入層狀雙金屬化合物中。在使用中，高鐵酸根離子在水溶液中逐漸溶出，參與反應(yīng)，將污染物逐步氧化，以此實(shí)現(xiàn)高鐵酸根的緩釋，極大地降低其自身的降解速率。
[0008](2)利用層狀雙金屬化合物所具有的多羥基結(jié)構(gòu)。已有的研究顯示，為高鐵酸根提供堿性的環(huán)境，對(duì)高鐵酸根起到保護(hù)作用，從而增強(qiáng)高鐵酸根的穩(wěn)定性，便于使用時(shí)的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。
[0009](3)利用造粒劑投加量的不同，人為調(diào)控緩釋型高鐵酸鉀固體氧化劑的顆粒形狀大小。更大的顆粒尺寸具有更好的緩釋效果。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物的XRD表征圖譜。
[0011]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)雙酚A去除能力實(shí)驗(yàn)圖。
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)腐殖酸去除能力實(shí)驗(yàn)圖。
[0013]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)苯酚去除能力實(shí)驗(yàn)圖。
[0014]圖5為本發(fā)明涉及的高鐵酸鹽固體氧化緩釋劑結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0016]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Ca:A1:Fe摩爾比1:1:1稱取二水氯化鈣、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固體以及適量氫氧化鈉。
[0017](2)將二水氯化鈣、六水氯化鋁混合溶于無(wú)二氧化碳去離子水中，得到溶液A ;將高鐵酸鉀固體及適量氫氧化鈉溶于另一份無(wú)二氧化碳去離子水中，維持pH值在12得到溶液Bo
[0018](3)將上述兩份溶液分別加入兩個(gè)連續(xù)進(jìn)樣栗中，通過噴頭同時(shí)注入反應(yīng)容器。在上述過程中，控制兩者的流速，使反應(yīng)容器中的混合液pH值維持在13，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)3.5 ho
[0019](4)在上述反應(yīng)后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原材料重量的5%，使產(chǎn)物凝結(jié)成直徑1厘米左右的球形顆粒析出。
[0020](5)將產(chǎn)物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑。
[0021]將實(shí)施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下: 試驗(yàn)1
以雙酚A為目標(biāo)污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實(shí)施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)水體進(jìn)行處理。測(cè)得在120 min內(nèi)可去除95.4%的雙酚A，并在接下來(lái)的2小時(shí)內(nèi)仍然具有去除能力。而在相同的劑量(以Fe計(jì))下，普通高鐵酸鉀只能去除63.7%的雙酚A。
[0022]試驗(yàn)2
以腐殖酸為目標(biāo)污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實(shí)施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)水體進(jìn)行處理。測(cè)得在120 min內(nèi)可去除98.3%的腐殖酸，并在接下來(lái)的2小時(shí)內(nèi)仍然具有去除能力。在相同的劑量(以Fe計(jì))下，普通高鐵酸鉀只能去除59.4%的腐植酸。
[0023]實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Ca:A1:Fe摩爾比3:1:2稱取二水氯化鈣、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固體以及適量氫氧化鈉。
[0024](2)將二水氯化鈣、六水氯化鋁混合溶于無(wú)二氧化碳去離子水中，得到溶液A ;將高鐵酸鉀固體及適量氫氧化鈉溶于另一份無(wú)二氧化碳去離子水中，維持pH值在12得到溶液Bo
[0025](3)將上述兩份溶液分別加入兩個(gè)連續(xù)進(jìn)樣栗中，通過噴頭同時(shí)注入反應(yīng)容器。在上述過程中，控制兩者的流速，使反應(yīng)容器中的混合液pH值維持在13，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)3.5 ho
[0026](4)在上述反應(yīng)后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原材料重量的3%，使產(chǎn)物凝結(jié)成直徑0.8厘米左右的球形顆粒析出。
[0027](5)將產(chǎn)物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑。
[0028]將實(shí)施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下:
試驗(yàn)3
以苯酚為目標(biāo)污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實(shí)施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對(duì)水體進(jìn)行處理。測(cè)得在45 min內(nèi)有效去除74%的苯酚，并在120 min時(shí)達(dá)到最佳去除效果，可去除95%以上的苯酚。而在相同的劑量(以Fe計(jì))下，純高鐵酸鉀只能去除40%的苯酚。
[0029]實(shí)施例3
本發(fā)明實(shí)施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Mg:A1:Fe摩爾比3:2:2稱取六水氯化鎂、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固