[发明专利]一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。以超分子载体材料为100重量份数计，该材料的制备原料包括如下组分：超分子载体材料100份；有机醇10～100份；有机酸100～1000份；水100～500份；悬浮稳定剂1～10份；植物生长促进剂1～10份。本发明提供的重金属离子的固定负载材料能够通过多臂鳌合作用原位永久固定和阻断废弃钻井液中的重金属离子，实现反应不可逆，有效平衡土壤酸碱性、固载重金属离子和治理修复污染土壤，进而能够应用在石油勘探开发过程中的废弃钻井液重金属离子治理中。

技术领域

本发明属于重金属离子负载技术领域，具体涉及一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用，更具体地涉及一种废弃钻井液中重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。

背景技术

钻井废弃物是石油勘探开发钻井过程中遗留下来的最大量的废弃物污染物，主要为由加重材料、黏土、各种化学处理剂、污油、污水及钻屑等组成的多项稳态交替悬浮体系，危害环境的主要成分是盐类、烃类、磺酸盐、各种聚合物，这些因素使得钻井废弃物的成分极为复杂，各项污染指标均严重超标。钻井废弃物堆放在储存坑或罐中，存在引起地表水和地下水污染、危及周围农田土壤和水生生物的生长，对整个生态环境具有不可磨灭的影响。目前构成钻井液的各种化学处理剂有18大类，近百种产品，加之地层中的各种污染物，其结果导致废弃钻井液成分复杂、多变等的特点，难以高效降解、无害化处理。大部分油气田对钻井废弃物的处理仍处于直接掩埋而不采取环保措施完井的阶段；部分油气田虽对钻井废弃物进行了环保处理，但仍填埋在泥浆坑中。在传统泥浆坑中，钻井液废液可能会渗至地下，污染土壤；若逢雨季，钻井液废液易漫出泥浆坑，危害草原植被；含有废害的岩屑固化掩埋后，地面恢复植被困难且经过长期淋滤作用可能会污染地下水。

近年来开发了多种废弃钻井液治理方法：回注法、热处理法、微生物法、固化法、化学破乳法、化学强化固液分离法、电化学技术、不落地技术、多种技术联用等。上述方法存在设备复杂、能耗高、缺乏长效性、治标不治本等问题，难以从根本上解决钻井废弃物的污染问题：回注法对地面设备与目标地层要求较高，系统复杂，经济成本高，且不能从本质上对污染源彻底处理；热处理法大部分污染源在高温下氧化分解，实现废弃物减量化处理。焚烧炉温度一般控制在 500～1500℃之间，新污染物生成是不可避免的问题，比如某些有机物在氧和重金属的作用下会产生氮氧化物及二噁英等毒害物质，整套装置包括除尘及吸收气体等设备维持高温成本高，同时会造成大量资源的浪费；微生物法是通过筛选培养特定降解菌种并将其引入废弃钻井液，利用微生物代谢分解作用将有机物和长链烃降解为低分子和气体，微生物菌种选择性强，同类菌种因废弃钻井液组成不同，其生物降解性能也不同，所以微生物法普适性较差；固化法大幅度降低了废弃钻井液对环境的负面影响，但并未进行彻底处理，同时高分子的存在会影响固化体致密性，经长期自然作用可能导致二次污染。

因此，迫切需要针对废弃钻井液重金属离子残留难题，开展重金属离子治理技术研究。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。所述固定负载材料能够原位永久固定和阻断废弃钻井液中的重金属离子，实现反应不可逆，有效平衡土壤酸碱性、固载重金属离子和治理修复污染土壤，进而能够应用在石油勘探开发过程中的废弃钻井液重金属离子治理中。

为此，本发明第一方面提供了一种重金属离子的固定负载材料，以超分子载体材料为100重量份数计，其制备原料包括如下组分：