用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯
阅读说明：本技术 用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯 (Composite waterproof sodium bentonite blanket for treating water body polluted by phosphorus and arsenic ) 是由 刘朝辉 刘志强 张泽 张付爽 黄仁亮 苏荣新 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于水污染防治技术领域,公开了一种用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯,包括由上而下依次铺设的无纺土工布层、复合型防水钠基膨润土层、底部土工布层,通过针刺工艺利用无纺布层的纤维使各层固定在一起。其中复合型防水钠基膨润土层是通过喷涂或浸渍方式让纳基膨润土负载La～(3+)、Ce～(3+)及Fe～(3+)实现的。该制备工艺简单便利,经济成本低下,适用于富磷和砷污染水体的生态环境治理。(The invention belongs to the technical field of water pollution control, and discloses a composite type anti-pollution agent for treating water bodies polluted by phosphorus and arsenicThe sodium-water-based bentonite blanket comprises a non-woven geotextile layer, a composite waterproof sodium-based bentonite layer and a bottom geotextile layer which are sequentially laid from top to bottom, and the layers are fixed together by utilizing fibers of the non-woven geotextile layer through a needling process. Wherein the composite waterproof sodium-based bentonite layer is prepared by loading La on the sodium-based bentonite by spraying or dipping 3+ 、Ce 3+ And Fe 3+ And (4) realizing. The preparation process is simple and convenient, has low economic cost, and is suitable for treating the ecological environment of water bodies polluted by phosphorus and arsenic.)
技术领域
本发明属于水污染防治技术领域，特别是涉及一种水环境治理工程中使用的用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯，以及复合型防水钠基膨润土毯的制备方法。
背景技术
我国污染防治攻坚战中，水污染防治是重要的内容之一，其中富磷和砷污染水体是生态环境治理的一类水体，如云南高原湖泊阳宗海、大屯海、安徽巢湖、江苏太湖等水体存在富磷和砷污染问题，发明CN104074206A公开了一种用于防重金属污染的土工垫及其制备方法，但存在制备程序复杂，成本高等问题。发明CN102557221A公开了一种明矾改性后的纳基膨润土作为钝化剂治理富营养化水体中磷的方法，未涉及砷污染治理问题。截至目前可以高效、低成本同时解决水体的磷和砷复合污染问题的治理技术仍未获突破。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种生产工艺简单，能够同时高效去除水体中磷和砷污染，成本低廉的复合型防水钠基膨润土毯，同时具有整体良好的防渗性能和力学性能。
实现上述目的本发明的技术方案为：
一种用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯及其制备方法，包括：由上至下铺设无纺土工布层、复合型防水钠基膨润土层、底部土工布层；无纺土工布层、底部土工布层通过钩刺的纤维将三部分固定连接在一起。
所述的用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯，底部土工布层选自无纺布或编织布。所述无纺土工布层选自聚丙烯无纺布或涤纶无纺布；所述编织布为聚丙烯编织布。
所述的用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯，复合型防水钠基膨润土层，是通过喷涂或浸渍方式让纳基膨润土负载治理富磷和砷污染的活性物质实现的，优选浸渍方式，即将防水纳基膨润土浸渍于含活性物质重量百分比含量为1-99％的水溶液中24小时后自然晾干或烘干。所述活性物质为La3+、Ce3+、Fe3+盐或氧化物或氢氧化物中的一种或多种的组合，优选LaCl3、CeCl3、FeCl3三种的组合，三者组合摩尔比0.5-10：0.05-0.5：1-20。活性物质在磷和砷污染水体中，会发生的潜在化学反应如下：
La3++AsO4 3-→LaAsO4↓
Ce3++AsO4 3-→CeAsO4↓
Fe3++AsO4 3-→FeAsO4↓
La3++PO4 3-→LaPO4↓
Ce3++PO4 3-→CePO4↓
经过验证，传统的采用投加Fe3+吸附剂方式对水体中砷的去除仅为45.45-60.54％之间，但磷污染问题仍然存在；传统的采用纳基膨润土作为钝化剂可以减少富营养水体底泥60％左右磷的释放量，但对水体中砷污染仍然存在。本发明专利的复合型防水钠基膨润土毯通过喷涂或浸渍方式让纳基膨润土负载La3+、Ce3+、Fe3+实现对水体中磷和砷的去除，La3+、Ce3+、Fe3+在磷和砷污染水体中会发生上述的化学反应，实现污染水体磷和砷的同时高效去除，对磷的去除率高达90％以上，同时减少污染水体中底泥80％以上的释放量，由此可见本发明专利存在协同反应在去除砷形成沉淀的同时使得污染水体中磷得以去除，本发明专利的复合型防水钠基膨润土毯可以实现在较低的La3+、Ce3+、Fe3+负载量达到对污染水体较高的磷和砷的去除率，协同反应实现对污染水体砷去除的同时高效促进对磷释放量的抑制，对砷的去除率高达90％以上，同时减少污染水体中底泥80％以上的释放量。
所述复合型防水钠基膨润土层渗透系数≤10-10m/s，具有良好的防渗功能。
本复合型防水钠基膨润土毯，断裂强度大于15kN/m、伸长率大于10％、剥离强度大于40N/10cm。可以用于水体污染治理和污染底泥原位治理工程项目施工中。
与现有技术相比，本发明有益的效果包括：
(1)本发明可以同时去除水体中的磷和砷污染物，也可以用于磷和砷污染底泥原位覆盖阻隔治理。
(2)本发明材料易得，易于制备，施工简便，铺设搭接即可，易于推广应用。
(3)本发明成本低廉，产生沉淀废弃物体量少，且砷毒性浸出结果满足环保的要求。
附图说明
图1为本发明的复合型防水钠基膨润土毯示意图。
附图中：1、无纺土工布层，2、复合型防水钠基膨润土层，3、底部土工布层，4、钩刺纤维
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1
如图1所示，一种用于治理富磷和砷污染水体的复合型防水钠基膨润土毯，包括：由上至下铺设无纺土工布层(1)、复合型防水钠基膨润土层(2)、底部土工布层(3)；所述无纺土工布层(1)、底部土工布层(3)通过钩刺的纤维(4)将三部分固定连接在一起。
所述无纺土工布层(1)为200～230克/平米的聚丙烯短纤无纺布。所述底部土工布层(3)为110～150克/平米的聚丙烯扁丝编织布。所述复合型防水钠基膨润土层(2)是通过浸渍方式让纳基膨润土负载治理富磷和砷污染的活性物质实现的，即将防水纳基膨润土浸渍于含活性物质重量百分比含量为80％的水溶液中24小时后自然晾干，其中活性物质与纳基膨润土质量比为1：1000。所述活性物质为LaCl3、CeCl3、FeCl3的混合物，LaCl3、CeCl3、FeCl3摩尔比为1：0.1：10。未浸渍前防水纳基膨润土材料层克重为4300克/平米。所述复合型防水钠基膨润土层(2)的渗透系数≤10-10m/s。
实施例1所得复合型防水钠基膨润土毯用于治理水体模拟实验，在长宽高40cm×20cm×50cm方形玻璃容器中，将在云南个旧某湖库中采集到的富磷和砷污染底泥样品和污水样品置入，底泥平铺到底部，将复合型防水钠基膨润土毯剪成40cm×20cm方形铺到底泥上方，静置48小时后检测上清液中磷和砷含量，均低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)三类指标要求。对污染治理后的复合型防水钠基膨润土毯按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(J/T299)进行砷毒性浸出试验，浸出液砷含量低于5mg/L。试验结果见表1。
实施例2
与实施例1不同的是：LaCl3、CeCl3、FeCl3的摩尔比分别为5：0.5：10。
试验结果见表1。
实施例3
与实施例1不同的是：LaCl3、CeCl3、FeCl3的摩尔比分别为10：0.5：20。
试验结果见表1。
实施例4
与实施例1不同的是：LaCl3、CeCl3、FeCl3的摩尔比分别为5：0.2：1。试验结果见表1。
对比例1
与实施例1不同的是：不含LaCl3，CeCl3、FeCl3的摩尔比分别为0.1：10。试验结果见表1。
对比例2
与实施例1不同的是：不含FeCl3，LaCl3、CeCl3的摩尔比分别为1:0.1。试验结果见表1。
对比例3
与实施例1不同的是：不含CeCl3，LaCl3、FeCl3的摩尔比分别为1:10。试验结果见表1。
对比例4
与实施例1不同的是：仅使用LaCl3。试验结果见表1。
对比例5
与实施例1不同的是：仅使用CeCl3。试验结果见表1。
对比例6
与实施例1不同的是：仅使用FeCl3。试验结果见表1。
从表1中可以看出实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所得复合型防水钠基膨润土毯对云南个旧某湖库中采集到的富磷和砷污染底泥样品和污水样品中磷的去除率高达83.63％，远远大于对比例1-6，对砷的去除率高达93.85％。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
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