[发明专利]一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米铁药剂的制备设备，更具体地说，本发明涉及一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备。

背景技术

根据《“十三五”生态环境保护规划》推进地下水污染综合防治内容，到2020年，全国地下水污染加剧趋势要得到初步遏制，质量极差的地下水比例控制在15％左右。然而目前我国仍存在不少有色金属矿区或退役化工污染场地，这些所在地区地下水都含有各种重金属，污染场地面广量大，且地下水环境风险高。其中六价铬污染地下水就是重金属污染地下水的重要组成部分，针对某六价铬污染场地地下水，考虑将纳米铁药剂注入地下水中进行原位化学还原修复。

纳米铁药剂以其远优于传统环境材料的优点，如粒径小(1-100nm)、比表面积大、表面活性高、还原能力强等特点，能够通过还原、氧化、吸附及共沉淀的方式有效去除水中六价铬。然而纳米铁药剂往往容易发生团聚而导致药剂作用效果较差，而在纳米铁药剂中加入分散剂，使其在颗粒表面吸附，可以改变纳米铁颗粒表面的性质，从而改变颗粒与液相介质、颗粒与颗粒间的相互作用，使颗粒间有较强的排斥力。同时需要减少生产后药剂的储存和运输时间，避免药剂失活。由此本发明设计了一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备。

现已有少量针对纳米铁药剂制备设备的专利，多为固体粉末药剂的制备。如授权公告号为CN 204953905 U实用新型专利公布了一种纳米铁粉的制备及钝化设备，它将氮气限压阀、氮气缓冲罐、氮气流量计、五羰基铁气化器、五羰基铁稀释罐、进料喷嘴、反应釜、钝化器、集料仓等依次连接，形成了一套纳米铁粉制备设备，解决了传统采用化学蒸气浓缩法、金属盐还原法制备的纳米铁粉存在粒度大、比表面积小、磁性差且容易氧化和分散不均匀的问题。但该设备制备出的是固体粉末药剂，在原位场地修复中仍需要加水形成液态药剂后再行注入，这样导致药剂生产过程复杂，储存运输时间长，可能导致部分纳米铁药剂失活。本发明设计的是一种液体药剂的制备设备，并将制备设备与注入设备连接，实现边生产边注入，快速高效，有效避免了药剂团聚及失活的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备，采用药剂制备与药剂注射同步进行的方式，在设备最简单、能耗最低的情况下实现铬污染地下水修复的连续化操作。其具有自动化程度高、操作简单、修复能力强、高效节能等优点。

一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备，包括纳米铁药剂生产系统，自动控制系统，原位注入监测系统等。药剂经过生产系统出料后直接经过管线运输至原位注入监测系统，注入到地下水中进行原位修复，整个过程由自动控制系统操控完成。

纳米铁药剂生产系统包括储药罐、流量泵、氮气瓶、反应釜和储存反应罐，所述储药罐通过所述流量泵与所述反应釜连接，所述氮气瓶与所述反应釜连接，所述反应釜与所述储存反应罐连接，其中储药罐中药剂通过流量泵进入反应釜中，同时氮气从氮气瓶中进入反应釜中，排空氧气，药剂在反应釜中利用高剪切搅拌装置充分搅拌并进行化学反应生成纳米铁药剂，待反应充分后，纳米铁药剂进入储存反应罐中继续搅拌，使药剂进一步分散，并作为临时储存装置。

原位注入监测系统包括注入泵、多参数监测器、注药管和钻头，所述纳米铁药剂生产系统中的所述储存反应罐通过所述注入泵连接到所述注药管，所述注药管下端具有所述钻头，所述钻头四周具有孔洞，药剂从纳米铁药剂生产系统中的储存反应罐通过注入泵加压注入到注药管中，再通过钻头四周的孔洞进入到地下水中进行原位修复。多参数监测器可以实时监测地下水中的参数变化。

所述反应釜中具有高剪切搅拌装置，采用高剪切搅拌装置进行搅拌，使药剂充分混合反应。

自动控制系统连接纳米铁药剂生产系统和原位注入监测体统，调控整套设备的运行工况。

本发明的显著优点在于：

(1)本发明将药剂生产和药剂注入同步进行，多种设备集成为一套设备，避免了纳米铁药剂在储存运输过程中的团聚和失活，实现了高效生产和高效修复。

(2)本发明在药剂生产过程中采用高剪切的搅拌方式，实现了将分散剂等药剂高效、均匀、快速地溶于水的目的，并实现了物料的充分混合，充分反应，增加生产效率。

(3)整套设备采用自动控制系统控制，将药剂生产系统和药剂注入系统连接，使两者协调运行，实现了设备的一体化和自动化。

附图说明

图1为本发明一种纳米铁药剂制备与原位注入同步一体化设备的结构示意图。

其中：