一種修復有機污染土壤及地下水的氧化劑及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種修復有機污染土壤/地下水的氧化劑及方法，屬于土壤環(huán)境修復領域。氧化劑其組成包括過硫酸鈉、硫酸亞鐵和雙氧水。修復方法為：測定污染的土壤/地下水中有機污染物的含量；取污染土壤/地下水裝入密閉容器；加入硫酸亞鐵或硫酸亞鐵絡合物，使亞鐵離子的濃度為20～200mg/L；加入過硫酸鈉溶液，使過硫酸鈉的濃度為5～50g/L；加入活化劑2體積比為30％的雙氧水，加入量控制為2％～20％；加入適量去離子水，混勻后反應6-48h。本發(fā)明中硫酸亞鐵、雙氧水來源廣，獲取易，成本低；與單純雙氧水活化過硫酸鈉相比，減少了雙氧水的用量，修復安全性更好；聯(lián)合使用硫酸亞鐵和雙氧水為活化劑，相比單一活化劑活化過硫酸鈉，氧化效果更好，適用污染范圍更廣。
【專利說明】一種修復有機污染土壤及地下水的氧化劑及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護中的土壤/地下水污染治理領域，更具體的說是涉及修復有機污染土壤的氧化劑及修復有機污染土壤/地下水的方法。

【背景技術】
[0002]隨著我國城市化進程的快速推進，各個城市普遍采取“退二進三”的戰(zhàn)略進行產(chǎn)業(yè)結構和城市布局的調整，大量的農(nóng)藥廠、化工廠關閉或搬迀，在城市周邊遺留的大量污染場地正面臨著二次開發(fā)。這些場地很多涉及高濃度高風險有機污染，對人居環(huán)境安全構成了嚴重的威脅，迫切需要對這些污染場地的土壤及地下水進行修復?；瘜W氧化修復技術具有高效、低成本、環(huán)境友好的特點，能有效處理多種有機污染物形成的復合污染，非常適合我國污染土壤與地下水修復的需要。常用的氧化劑包括芬頓試劑、高錳酸鉀、臭氧、過硫酸鹽等。其中活化過硫酸鈉是環(huán)境修復領域中的一種新型氧化藥劑，具有高穩(wěn)定性、高水溶性(常溫下595g/L)、無異味的特點，在較大的pH值區(qū)間內(nèi)都具有較強的氧化能力?；罨^硫酸鈉適宜處理的氯代有機污染物包括氯代烷烴、氯代芳烴、以及部分含氯農(nóng)藥。相對于芬頓試劑、高錳酸鉀等傳統(tǒng)氧化藥劑，活化過硫酸鈉對土壤有機質、土著微生物群落的破壞較低，有利于修復后土壤生態(tài)環(huán)境功能的恢復。
[0003]目前國際上對活化過硫酸鈉修復污染土壤/地下水的研宄和應用依然處于探索階段，結合實際污染土壤/地下水的應用研宄還比較有限，國內(nèi)利用活化過硫酸鈉處理污染土壤的研宄也還處于起步階段。過硫酸鈉的活化方式包括熱活化、亞鐵活化、堿活化、雙氧水活化等。熱活化作為效果最佳的活化方式，因相對較高的成本使其工程運用受限；亞鐵活化成本較低，針對大部分有機污染物均有較佳的氧化效果，但對部分水溶性極差、結構穩(wěn)定的有機物氧化效率不高；堿活化對土壤性質影響較大；雙氧水活化亦存在對部分有機污染物氧化效率不高的問題。為了彌補活化方式的不足，將活化方進行組合對過硫酸鈉進行活化，氧化處理有機污染土壤/地下水。
[0004]對活化方法進行適當?shù)慕M合可以達到增強過硫酸鈉氧化能力的效果。但多種活化方式的簡單疊加并不能保證氧化效果的提高，有的情況下還可能起到抑制反應的作用，例如亞鐵離子在堿性條件下易形成沉淀析出溶液，因此亞鐵活化和堿活化不宜組合使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.發(fā)明要解決的技術問題
[0006]針對現(xiàn)有有機污染土壤/地下水存在復合污染、修復過程易造成二次污染的問題，本發(fā)明提供了修復有機污染土壤的組合活化氧化劑及方法，將其用于有機污染土壤/地下水的修復，可解決土壤/地下水的復合污染問題，使得修復效果好，修復后環(huán)境風險低。
[0007]2.技術方案
[0008]反應原理:反應中亞鐵離子、雙氧水以及反應釋放的熱量都能對過硫酸鈉起到活化效果。將亞鐵與過硫酸鈉先進行混合，可激發(fā)產(chǎn)生硫酸根自由基，繼續(xù)加入雙氧水，可以引發(fā)自由基鏈式反應，促進羥基自由基和硫酸根自由基的生成，可有效提高自由基反應的強度，有利于復雜環(huán)境污染物的快速降解。亞鐵+雙氧水+過硫酸鈉組合活化藥劑，具有安全、穩(wěn)定的特性。
[0009]一種修復有機污染土壤/地下水的氧化劑，其組分為過硫酸鈉、硫酸亞鐵和雙氧水。
[0010]上述氧化劑時在使用時將過硫酸鈉、硫酸亞鐵和雙氧水分別加入或者一次性投入。
[0011]組分中的的劑量為使用時溶液中過硫酸鈉溶液后含量為5g/L，硫酸亞鐵濃度為100mg/L ;雙氧水活化組劑量為體積百分比含量為2.5%。
[0012]修復有機污染土壤/地下水的氧化劑，其組成包括過硫酸鈉，其還包括硫酸亞鐵、雙氧水。
[0013]上述的修復有機污染土壤/地下水方法，步驟包括:
[0014](I)測定污染的土壤/地下水中有機污染物的含量；
[0015](2)取污染土壤/地下水裝入密閉容器中；
[0016](3)加入活化劑硫酸亞鐵或硫酸亞鐵絡合物，使亞鐵離子的濃度為20?200mg/L ；
[0017](4)加入過硫酸鈉溶劑，使過硫酸鈉的濃度為5?50g/L ；
[0018](5)加入活化劑體積比30%雙氧水，加入量控制為2%?20% (體積比)；
[0019](6)加入適量去離子水，混勻后反應6_48h。
[0020]3.有益效果
[0021]本發(fā)明提供了修復有機污染土壤/地下水的氧化劑及方法，相對于現(xiàn)有技術，具有以下優(yōu)點:(1)體系中的硫酸亞鐵、雙氧水來源廣，獲取易，成本低；(2)與單純雙氧水活化過硫酸鈉相比，減少了雙氧水的用量，修復安全性更好；(3)聯(lián)合使用硫酸亞鐵和雙氧水為活化劑，相比單一活化劑活化過硫酸鈉，氧化效果更好，適用污染范圍更廣。

【具體實施方式】
[0022]以下通過實施例進一步說明本發(fā)明的實施應用。
[0023]實施例1
[0024]配制250 μ g/L的cis-1，2_ 二氯乙烯模擬污染地下水。按5g/L的劑量向溶液中添加過硫酸鈉溶液。設置三組實驗，采用不同活化方式的活化過硫酸鈉對污染水進行處理，分別為:①亞鐵離子活化過硫酸鈉！②雙氧水活化過硫酸鈉；③亞鐵離子+雙氧水組合活化過硫酸鈉。其中硫酸亞鐵活化組保證亞鐵離子濃度為100mg/L ;雙氧水活化組劑量為2.5%(體積比)，組合活化則同時加入100mg/L的亞鐵離子和體積比2.5%的雙氧水。
[0025]室溫下反應48h，保證反應過程中反應瓶為零頂空狀態(tài)，以避免污染物的揮發(fā)。測定cis-1，2- 二氯乙烯濃度時，按照國標方法使用吹掃捕集自動進樣器進樣，氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進行測定。結果表明:溶液中的cis-1，2-二氯乙烯可被活化過硫酸鈉氧化，三個實驗組的去除率分別為90.7%、59.4%和93.0%。
[0026]實施例2
[0027]配制250 μ g/L的1，2，3_三氯苯模擬污染地下水。按5g/L的劑量向溶液中添加過硫酸鈉溶液。設置三組實驗，采用不同活化方式的活化過硫酸鈉對污染水進行處理，分別為:①亞鐵離子活化過硫酸鈉雙氧水活化過硫酸鈉；③亞鐵離子+雙氧水組合活化過硫酸鈉。其中硫酸亞鐵活化組保證亞鐵離子濃度為100mg/L ;雙氧水活化組劑量為2.5% (體積比)，組合活化則同時加入100mg/L的亞鐵離子和體積比2.5%的雙氧水。
[0028]室溫下反應48h，保證反應過程中反應瓶為零頂空狀態(tài)，以避免污染物的揮發(fā)。測定1，2，3- 二氯苯濃度時，按照國標方法使用吹掃捕集自動進樣器進樣，氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進行測定。結果表明:溶液中的1，2，3-三氯苯可被活化過硫酸鈉氧化，三個實驗組的去除率分別為79.1%、20.6%和84.6%。
[0029]實施例3
[0030]配制250 μ g/L的溴仿模擬污染地下水。按5g/L的劑量向溶液中添加過硫酸鈉溶液。設置三組實驗，采用不同活化方式的活化過硫酸鈉對污染水進行處理，分別為:①亞鐵離子活化過硫酸鈉雙氧水活化過硫酸鈉；③亞鐵離子+雙氧水組合活化過硫酸鈉。其中硫酸亞鐵活化組保證亞鐵離子濃度為100mg/L ;雙氧水活化組劑量為2.5% (體積比)，組合活化則同時加入100mg/L的亞鐵離子和體積比2.5%的雙氧水。
[0031]室溫下反應48h，保證反應過程中反應瓶為零頂空狀態(tài)，以避免污染物的揮發(fā)。測定溴仿濃度時，按照國標方法使用吹掃捕集自動進樣器進樣，氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進行測定。結果表明:溶液中的溴仿可被活化過硫酸鈉氧化，三個實驗組的去除率分別為43.4%,5.0%和 59.
[0032]實施例4
[0033]配制氯苯污染土壤，測試其氯苯濃度為915.5mg/kg。取5g污染土壤于反應瓶中，按5g/L的劑量向溶液中添加過硫酸鈉溶液，依次添加活化劑I檸檬酸絡合亞鐵、過硫酸鈉溶液、活化劑2雙氧水，保證土液比為1:2。硫酸亞鐵-檸檬酸絡合溶液中亞鐵離子濃度為150mg/L，硫酸亞鐵與檸檬酸的物質量的比為5:1。雙氧水劑量分別為2 %、5 %、10 %、15 %、20% (體積比)。室溫下反應24h，保證反應過程中反應瓶為零頂空狀態(tài)，以避免污染物的揮發(fā)。反應結束后，離心，去上清液，向土壤中加入1mL甲醇進行萃取。萃取后離心取上清液，以去離子水稀釋后進入吹掃捕集自動進樣器進樣，實用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀測定氯苯濃度。結果表明:加入雙氧水體積比2%、5%、10%、15%、20%作為活化劑，反應后土壤中氯苯的去除率分別為81.3%,88.5%,95.1%、96.7%,98.2%。
【權利要求】
1.一種修復有機污染土壤/地下水的氧化劑，其組分為過硫酸鈉、硫酸亞鐵和雙氧水。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種修復有機污染土壤/地下水的氧化劑，其特征在于在使用時將過硫酸鈉、硫酸亞鐵和雙氧水分別加入或者一次性投入。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種修復有機污染土壤/地下水的氧化劑，其特征在于組分中的的劑量為使用時溶液中過硫酸鈉溶液后含量為5g/L，硫酸亞鐵濃度為100mg/L ;雙氧水活化組劑量為體積百分比含量為2.5%。
4.一種修復有機污染土壤/地下水方法，步驟包括: (1)測定污染的土壤/地下水中有機污染物的含量； (2)取污染土壤/地下水裝入密閉容器中； (3)加入活化劑硫酸亞鐵或硫酸亞鐵絡合物，使亞鐵離子的濃度為20?200mg/L; (4)加入過硫酸鈉溶劑，使過硫酸鈉的濃度為5?50g/L； (5)加入活化劑體積比為30%的雙氧水，加入量控制為溶液體積的2%?20%； (6)加入適量去尚子水，混勾后反應6_48h。
5.根據(jù)權利要求4中所述的修復有機污染土壤/地下水的方法，其特征在于所述的活化劑硫酸亞鐵或硫酸亞鐵絡合物是既可以激發(fā)過硫酸鈉產(chǎn)生硫酸根自由基，亦可以激發(fā)雙氧水產(chǎn)生羥基自由基，引發(fā)鏈反應。
6.根據(jù)權利要求3所述的修復有機污染土壤/地下水的方法，其特征在于所述的活化劑雙氧水同時亦可產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基。
【文檔編號】C02F1/72GK104492025SQ201410713218
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】祝欣, 龍濤, 林玉鎖, 王磊, 陳檣 申請人:環(huán)境保護部南京環(huán)境科學研究所