本發(fā)明涉及水污染處理，具體涉及一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、人工濕地是一種利用植物、基質(zhì)和微生物協(xié)同作用去除水體污染物的生態(tài)工程技術(shù)。由于成本低廉、操作簡便，人工濕地被廣泛應(yīng)用于處理農(nóng)業(yè)徑流、生活污水等。在人工濕地處理污水的過程中，基質(zhì)材料的吸附作用必不可少。礫石和沙礫等傳統(tǒng)基質(zhì)材料在一定程度上能夠提供機械支撐和吸附功能。因為傳統(tǒng)基質(zhì)材料材質(zhì)表面孔隙數(shù)量較少、比表面積較小、吸附模式單一、微生物附著位點有限，使得其對水中污染物的吸附能力存在上限。

2、與傳統(tǒng)人工濕地基質(zhì)材料相比，再生骨料是一種由建筑垃圾為原料生產(chǎn)的環(huán)保材料。再生骨料作為人工濕地基質(zhì)，不僅能夠有效利用建筑廢棄物、減少環(huán)境負擔(dān)，還能節(jié)約天然資源，實現(xiàn)資源再生利用。再生骨料具有表面孔隙數(shù)量多、比表面積大和吸附模式多樣等特性，一方面增加了基質(zhì)表面與水中污染物的接觸面積，提升吸附效率；另一方面，再生骨料可為基質(zhì)微生物提供更多的附著位點，從而使得人工濕地脫氮能力得到提升。此外，再生骨料表面的孔隙分布復(fù)雜，具有良好的改性負載潛力。

3、在強化人工濕地脫氮潛力的相關(guān)研究中，基質(zhì)材料的負載改性一直是一個熱門話題。基質(zhì)材料負載納米材料粒子由于具有高表面積、可控性強、多功能性等優(yōu)點逐漸受到技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。其中，納米零價鐵(nzvi)粒子由于其較小的粒徑、較高的反應(yīng)活性和對環(huán)境友好等優(yōu)點，而在污水處理領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。然而，nzvi的穩(wěn)定性不足，極易在水中迅速團聚，形成微型、毫米級甚至更大的團聚體。此外，正是由于nzvi粒子的高活性，使得它在制備、儲存及應(yīng)用過程中非常容易出現(xiàn)氧化和不易回收等問題。因此，nzvi在人工濕地處理污水的實際應(yīng)用中受到極大限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決這些問題，本發(fā)明提出了一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用。將nzvi負載在再生骨料上可以有效的借助再生骨料的多孔結(jié)構(gòu)從而防止nzvi的團聚和氧化，提高nzvi的分散性和穩(wěn)定性，進而增強人工濕地脫氮能力。

2、本發(fā)明的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，它是按照以下內(nèi)容進行的：

3、(1)將再生骨料超聲清洗后，烘干；

4、(2)將步驟(1)再生骨料與乙醇混合后，加入硫酸亞鐵溶液，在厭氧環(huán)境下，泵入硼氫化鈉溶液，攪拌均勻；

5、(3)在厭氧環(huán)境下將硼氫化鈉溶液抽空，并用曝過氮氣的去離子水清洗步驟(2)處理后的再生骨料表面，用氮氣吹掃至干燥，即得。

6、進一步地，所述的再生骨料與乙醇的質(zhì)量體積比為1g：0.05～0.1ml。

7、進一步地，所述的乙醇的體積濃度為30％。

8、進一步地，所述的再生骨料與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量體積比為1g：0.5～1ml。

9、進一步地，所述硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量濃度為60～80％。

10、進一步地，所述硼氫化鈉溶液濃度為0.5～2mol/l，硼氫化鈉溶液為過量加入。

11、進一步地，所述硼氫化鈉向錐形瓶內(nèi)泵速為30～60ml/min。

12、本發(fā)明的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的應(yīng)用，所述的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料是在人工濕地處理污水過程中使用。

13、進一步地，所述的人工濕地處理污水過程中使用，具體為：在人工濕地內(nèi)部填充納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料作為基質(zhì)，并在基質(zhì)上種植水生植物。

14、進一步地，所述的人工濕地處理污水是人工濕地脫氮處理，所述的脫氮為脫氨態(tài)氮和硝態(tài)氮。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、(1)本發(fā)明采用再生骨料制備nzvi復(fù)合材料。與現(xiàn)有nzvi復(fù)合材料相比，本發(fā)明以再生骨料作為主要原料可以有效實現(xiàn)建筑廢棄物的資源化利用、節(jié)約自然資源和能源，具有較高的經(jīng)濟前景和環(huán)境收益。

17、(2)本發(fā)明制備的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料具有豐富官能團、高孔隙體積、大孔徑和復(fù)雜的表面形態(tài)。這種復(fù)雜的表面形態(tài)不僅增加了基質(zhì)表面與含氮污染物的接觸面積，提供了更多的吸附位點，而且在填充過程中，不規(guī)則形狀的顆粒之間產(chǎn)生了較大的間隙。這些間隙可以促進水中小氧泡的保留，從而提高人工濕地內(nèi)的溶解氧濃度。與傳統(tǒng)的人工濕地基質(zhì)材料相比，這一特性有助于利用納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料作為基質(zhì)的人工濕地具有更好的脫氮能力。

技術(shù)特征：

1.一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它是按照以下內(nèi)容進行的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的再生骨料與乙醇的質(zhì)量體積比為1g：0.05～0.1ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的乙醇的體積濃度為30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的再生骨料與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量體積比為1g：0.5～1ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量濃度為60～80％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述硼氫化鈉溶液濃度為0.5～2mol/l，硼氫化鈉溶液為過量加入。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述硼氫化鈉向錐形瓶內(nèi)泵速為30～60ml/min。

8.如權(quán)利要求1制備的一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于所述的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料是在人工濕地處理污水過程中使用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于所述的人工濕地處理污水過程中使用，具體為：在人工濕地內(nèi)部填充納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料作為基質(zhì)，并在基質(zhì)上種植水生植物。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)用，其特征在于所述的人工濕地處理污水是人工濕地脫氮處理，所述的脫氮為脫氨態(tài)氮和硝態(tài)氮。

技術(shù)總結(jié)
一種用于人工濕地基質(zhì)的納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用，它涉及水污染處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明將nZVI負載在再生骨料上可以有效的借助再生骨料的多孔結(jié)構(gòu)從而防止nZVI的團聚和氧化，提高nZVI的分散性和穩(wěn)定性，進而增強人工濕地脫氮能力。用于人工濕地處理污水。本發(fā)明以再生骨料有助于利用納米零價鐵負載再生骨料復(fù)合材料作為基質(zhì)的人工濕地具有更好的脫氮能力?？梢杂行崿F(xiàn)建筑廢棄物的資源化利用、節(jié)約自然資源和能源，具有較高的經(jīng)濟前景和環(huán)境收益。

技術(shù)研發(fā)人員：趙昕悅,孟祥偉,張瀚,郭夢冉,馮仟姿,張拓實,白舜文
受保護的技術(shù)使用者：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2