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申请/专利权人：兰州交通大学

摘要：本发明提供一种基于超疏水土壤骨料的分级蓄水多功能生物滞留装置，超疏水土壤骨料由石英砂作为骨料基材，聚二甲基硅氧烷作为接枝剂，将超疏水性聚二甲基硅氧烷‑四氧化三铁粉末与石英砂粘结为超疏水土壤骨料。聚二甲基硅氧烷为链式结构，这种链式结构能与多种微塑料、油类、染料携带的甲基之间相互抓握，并且聚二甲基硅氧烷分子中的氧原子与多种微塑料、油类、染料的氢原子之间存在轻微的氢键相互作用，部分微塑料、油类、染料为聚氯聚合物分子，聚氯聚合物分子中含有大量带孤对电子的氯原子，由于静电相互作用与σ‑p键和p‑p键共轭作用，其富电结构会优先吸附在聚二甲基硅氧烷分子上，提高了聚二甲基硅氧烷对部分微塑料、油类、染料的去除效率。

主权项：1.一种基于超疏水土壤骨料的分级蓄水多功能生物滞留装置，其特征在于，包括：土壤Ⅰ区、超疏水土壤骨料Ⅰ区、土壤Ⅱ区、超疏水土壤骨料Ⅱ区、土壤Ⅲ区、砾石承托区，所述土壤Ⅰ区、超疏水土壤骨料Ⅰ区、土壤Ⅱ区、超疏水土壤骨料Ⅱ区、土壤Ⅲ区、砾石承托区依次连通，所述土壤Ⅰ区、土壤Ⅱ区、土壤Ⅲ区内设置土壤，所述土壤Ⅰ区和土壤Ⅱ区底部为蓄水层，所述超疏水土壤骨料Ⅰ区和超疏水土壤骨料Ⅱ区内设置超疏水土壤骨料，所述砾石承托区内设置砾石，所述土壤Ⅰ区设置在所述超疏水土壤骨料Ⅰ区的上游，所述砾石承托区底部设置有穿孔排水管；所述超疏水土壤骨料的制备方法具体包括以下步骤：S1：超疏水性聚二甲基硅氧烷-四氧化三铁粉末的制备；S11：将正己烷与聚二甲基硅氧烷按照体积比例为1-1.2：1-1.2相溶，在50-100rpm的转速下搅拌5分钟，形成均匀的母体溶液备用；S12：将四氧化三铁粉末倒入装有母体溶液的烧杯中，其中四氧化三铁粉末与母体溶液的质量比为50-60：1，在80-100℃下加热15-30min，接着将混合物加热至178-182℃持续加热4-6h后得混合物A；S13：将10-15g混合物A溶解在10-15mL正己烷中，并以900~1100rpm离心10~15min；S14：以900-1100rpm离心10-15min，操作重复5-8次，最终获得聚二甲基硅氧烷接枝的四氧化三铁粉末，即制得超疏水性聚二甲基硅氧烷-四氧化三铁粉末；S2：超疏水土壤骨料的制备；S21：将石英砂与聚二甲基硅氧烷溶液按照质量比为20-30：1-1.5混合20-24h后，取出用100-200目滤网沥干多余的聚二甲基硅氧烷，得到聚二甲基硅氧烷-石英砂；S22：将聚二甲基硅氧烷-石英砂与超疏水性聚二甲基硅氧烷-四氧化三铁粉末质量比为20：1混合，并以60~100rpm搅拌5~10min，得到超疏水土壤骨料；土壤Ⅰ区、土壤Ⅱ区的蓄水层的高度h计算公式如下：h=2γcosθρg其中，h表示蓄水层高度，ρ表示水的密度，g表示重力加速度，γ表示水的表面张力，θ表示水的接触角，为超疏水土壤骨料最小的粒径，为超疏水土壤骨料的最大粒径，对于石英砂滤料，取形状因子为0.78，孔隙度为0.43。

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