本發(fā)明涉及地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭。

背景技術(shù)：

原位化學(xué)氧化是近些年來國內(nèi)外較為推崇的一種土壤和地下水快速修復(fù)技術(shù)，常用的化學(xué)氧化劑有臭氧、過氧化氫、高錳酸鹽、Fenton試劑和過硫酸鹽。在實(shí)際場地工程修復(fù)應(yīng)用中，氧化劑主要是以溶液形式直接注入地下水環(huán)境中，修復(fù)初期效果顯著，但由于溶液形式的氧化劑進(jìn)入地下水環(huán)境后無方向的快速分散，使得地下修復(fù)區(qū)域的氧化劑分配不足，導(dǎo)致修復(fù)中后期效率較低，修復(fù)效果較差。為此，研制氧化劑的緩釋材料可以有效解決上述問題。

與其他氧化劑相比，過硫酸鹽在常態(tài)下更穩(wěn)定、易運(yùn)輸、易溶于水、易傳質(zhì)，有廣泛的pH應(yīng)用范圍等性質(zhì)，能很好地適應(yīng)原位化學(xué)氧化的發(fā)展要求；特別是過硫酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為2.01V，接近于臭氧，大于高錳酸鉀和過氧化氫，是一種廣譜高效氧化劑。因此，將過硫酸鹽作為氧化劑制備成緩釋材料時(shí)，可以更加有效的原位氧化降解污染物，提高地下水修復(fù)能效。

基于過硫酸鹽的原位化學(xué)氧化技術(shù)往往作為一種污染場地修復(fù)預(yù)處理手段，用于污染物濃度相對(duì)較高的污染場地前期修復(fù)，以便使得污染物濃度逐步降低，滿足污染場地后期原位生物修復(fù)、自然衰減修復(fù)的技術(shù)需要。另外，作為過硫酸鹽氧化技術(shù)本身，過硫酸鹽與污染物之間存在有效濃度比例，一般兩者摩爾濃度比需要達(dá)到20-100:1，才能有效降解污染物。因此，基于過硫酸鹽原位氧化的技術(shù)適用性和實(shí)際工程修復(fù)角度，要求過硫酸鹽緩釋材料具有相對(duì)較高、且更為寬泛的緩釋速率，以便適應(yīng)不同污染物濃度地下水的原位氧化修復(fù)。

但從現(xiàn)有公布的過硫酸鹽類氧化劑緩釋材料性能看，技術(shù)指標(biāo)往往以獲取較低的過硫酸鹽釋放速率、較小的過硫酸鹽釋放量和更長的使用壽命為目的，例如：過硫酸鹽釋放速率為0.1-0.6 mg/d/g，過硫酸鹽釋放量為0.5-250mg/d，使用壽命為1-10年。因此，現(xiàn)有過硫酸鹽緩釋材料與過硫酸鹽氧化技術(shù)工程應(yīng)用本身還存在許多不適應(yīng)性。此外，過低的過硫酸鹽釋放速率，勢(shì)必增大原位可滲透反應(yīng)墻的尺寸和過硫酸鹽緩釋劑的工程用量，進(jìn)而增大修復(fù)技術(shù)工程投資。

氧化劑作為地下水原位化學(xué)氧化修復(fù)的核心組件，在實(shí)際工程修復(fù)應(yīng)用中，需要根據(jù)地下水的污染程度、修復(fù)目標(biāo)，以及緩釋劑的壽命，定期更換緩釋氧化劑。因此，緩釋氧化劑的便于拆卸更換性、可回收再利用性，成為氧化劑緩釋材料工程應(yīng)用中需要考慮的其他問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的問題和不足，提供一種緩釋速率范圍更為寬泛、緩釋劑量更高的過硫酸鹽緩釋蠟燭，以便適用于不同類型有機(jī)污染場地地下水的原位氧化修復(fù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，為圓柱狀，由質(zhì)量百分比為15%-35%的氧化劑、5%-35%的分散劑和30%-80%的凝固劑組成。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，氧化劑為過二硫酸鹽，可以是過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣和過硫酸銨中的一種或多種按照任意比例混合后得到的混合物，作為優(yōu)選，所述氧化劑為純度≥99%，粒度為50目-140目的過硫酸鈉。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，分散劑為粒度為20目-100目的粉煤灰。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，凝固劑為熔點(diǎn)在50℃-64℃范圍內(nèi)的全精煉石蠟。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，過硫酸鹽緩釋蠟燭的形狀為直徑為1.5 cm - 4cm，長度為5-15cm的圓柱形。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，過硫酸鹽釋放速率為0.3 mg/d/g -12mg/d/g。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，過硫酸鹽釋放量為7mg/d -2866mg/d。

所述的一種用于原位修復(fù)地下水的過硫酸鹽緩釋蠟燭，過硫酸鹽緩釋壽命為28d-480d。

本發(fā)明提供的制備上述過硫酸鈉緩釋蠟燭的方法，主要步驟為：

（1）將凝固劑：全精煉石蠟、質(zhì)量比30%-80%，置于500 mL燒杯中，將燒杯置于70℃-75℃的恒溫水浴鍋中，加熱直至凝固劑完全熔化；

（2）將氧化劑：過硫酸鈉、質(zhì)量比15%-35%，分散劑：粉煤灰、質(zhì)量比5%-35%，順序加入已經(jīng)完全熔化的凝固劑中；

（3）將上述過硫酸鹽緩釋材料混合體在恒溫電動(dòng)磁力攪拌機(jī)中，150r/min轉(zhuǎn)速攪拌10min，并在恒溫超聲清洗機(jī)中超聲攪拌20min；

（4）將上述充分混合的過硫酸鹽緩釋材料混合體迅速倒入直徑為1 cm - 4cm，長度為5-15cm的圓柱形蠟燭模具內(nèi)；

（5）待過硫酸鹽緩釋材料混合體冷卻成型后，從模具中取出，放在18℃-25℃室溫通風(fēng)處，陰涼18-36h，待其充分冷卻后即得到過硫酸鹽緩釋蠟燭樣品。

本發(fā)明提供的過硫酸鈉緩釋蠟燭在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到緩釋壽命后，原料可重新回收再利用，具體步驟為：將失效的緩釋蠟燭至于70℃-75℃的恒溫容器內(nèi)，直至蠟燭完全熔化，然后靜止沉淀30min，溶液為凝固劑，下層分離物為分散劑，重新回收后的凝固劑和分散劑可重新用于制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明首次提出采用過硫酸鹽、粉煤灰和石蠟共同制備過硫酸鹽緩釋蠟燭，其中：過硫酸鹽作為氧化劑，粉煤灰作為分散劑，石蠟作為凝固劑。

（2）本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)氧化劑劑量、分散劑與凝固劑之間配比，以及分散劑粒度，控制緩釋蠟燭的緩釋通道大小，進(jìn)而控制緩釋蠟燭的緩釋速率、緩釋壽命范圍；本發(fā)明可以提供不同緩釋速率和緩釋壽命的過硫酸鹽緩釋蠟燭，從而適應(yīng)不同污染程度的和范圍的地下水修復(fù)工程。

（3）本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)過硫酸鹽緩釋蠟燭的形狀和規(guī)格大小，制備成利于更換的氧化劑模塊組件，并用于不同的修復(fù)場景。

（4）本發(fā)明可以與不同過渡金屬離子、氧化劑激活劑配合使用，對(duì)于原位氧化修復(fù)苯系物、多環(huán)芳烴、甲基叔丁基醚等石油烴污染地下水具有較好的修復(fù)效果和長期穩(wěn)定性。

（5）本發(fā)明在達(dá)到使用壽命后，便于更換，而且分散劑、凝固劑可以回收，重新用于制備緩釋材料。

（6）本發(fā)明所用的原料價(jià)格低廉，其中：石蠟、粉煤灰可以重復(fù)利用，生產(chǎn)成本較低，適于全面推廣和應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋。

實(shí)施例1

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例15%，5.3g；分散劑：粉煤灰，50目-100目，質(zhì)量比例5%，2.3g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)58℃，質(zhì)量比例80%，30.5g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為0.3 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為11.45mg/d，測算緩釋壽命為467d。

實(shí)施例2

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例15%，3g；分散劑：粉煤灰，50目-100目，質(zhì)量比例5%，1.3g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)58℃，質(zhì)量比例80%，17.2g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑1.5cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為0.34 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為7.3mg/d，測算緩釋壽命為411d。

實(shí)施例3

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例20%，8.6g；分散劑：粉煤灰，50目-100目，質(zhì)量比例10%，4.3g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)60℃，質(zhì)量比例70%，30.2g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為0.7 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為30.22mg/d，測算緩釋壽命為285d。

實(shí)施例4

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例25%，12g；分散劑：粉煤灰，50目-100目，質(zhì)量比例15%，7.2g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)60℃，質(zhì)量比例60%，28.9g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為1.6 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為77.24mg/d，測算緩釋壽命為156d。

實(shí)施例5

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例25%，12g；分散劑：粉煤灰，20目-40目，質(zhì)量比例15%，7.2g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)60℃，質(zhì)量比例60%，28.9g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：64天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為2.3 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為111.04mg/d，測算緩釋壽命為108d。

實(shí)施例6

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例35%，19.5g；分散劑：粉煤灰，50目-100目，質(zhì)量比例20%，11.1g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)60℃，質(zhì)量比例45%，25.1g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：36天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為5.8 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為323.26mg/d，測算緩釋壽命為60d。

實(shí)施例7

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例35%，22.4g；分散劑：粉煤灰，32目-60目，質(zhì)量比例35%，22.4g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)64℃，質(zhì)量比例30%，19.2g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑2cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：16天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為12.1 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為767.73mg/d，測算緩釋壽命為29d。

實(shí)施例8

按照下面的氧化劑、分散劑、凝固劑的質(zhì)量百分比例、規(guī)格，以前述步驟制備過硫酸鈉緩釋蠟燭。氧化劑：過硫酸鈉，100目，質(zhì)量比例35%，89.6g；分散劑：粉煤灰，32目-60目，質(zhì)量比例35%，89.6g；凝固劑：全精煉石蠟，熔點(diǎn)64℃，質(zhì)量比例30%，76.8g；所制備過硫酸鈉緩釋蠟燭規(guī)格為：直徑4cm，長度10cm。采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的NEN7375標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過硫酸鈉緩釋蠟燭進(jìn)行浸出試驗(yàn)，并取樣測試過硫酸鈉濃度，分析其釋放性能。結(jié)果表明：16天內(nèi)過硫酸鈉的平均釋放速率為11.2 mg/d/g ，計(jì)算平均釋放量為2866.19mg/d，測算緩釋壽命為31d。

以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明諸多實(shí)施方式中的幾種，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)，任何本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。