专利名称：超声波修复ddt污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及一种对受有机物污染土壤的修复方法，特别涉及受滴滴涕(DDT, 别名为2, 2-双(4-氯苯基)-1,1， l-三氯乙烷)等有机氯农药污染土壤的修复。
背景技术：
DDT是首批列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中的12种持 久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants ,简称POPs)之一。作为POPs 的一大类别，有机氯农药是人们主动投放于环境中的使用量大、毒性强和污染广 泛的一类化学污染物。DDT作为有机氯农药的典型代表，我国在20世纪60-80 年代曾大量生产和使用，累计用量约40多万吨，占国际用量的20%。 DDT的持 久性和生物蓄积性决定了其对人体健康及生态环境具有极大危害。研究表明，DDT 具有神经毒性、肝脏毒性和生殖发育毒性，可以影响生物体的内分泌功能，具有典 型的三致毒性。
由于DDT的使用受到控制，我国土壤中DDT残留量已有明显下降,但一些地区 残留量仍处于较高水平。在对宁波市不同农田土壤DDT残留量检测中发现果园和 旱粮地土壤中一次性DDT最高含量为5.64 mg/ kg和3. 37 mg/ kg ,超过国家土壤 环境质量三级标准的4. 64倍和2. 37倍。
DDT污染土壤的修复技术主要包括物理法、化学还原脱氯法、化学氧化法、 机械化学法、生物法等。物理修复技术易造成二次污染；化学修复技术往往涉及 到需要昂贵的经济^，而在具体应用时受到了一定的局限；生物修复技术时间 较长;M化学技术为修复有机氯农药污染土壤提供一种新途径与新方法。但DDT 环境修复技术多数没有达到成熟的地步，成功应用于工程实践的技术比较少。如 何研发新的处理效率高、可操作性强、安全性高的技术,将成为今后研究的重点
发明内容
为了解决现有的土壤修复技术中存在的高二次污染风险、运行成本偏高及处 理周期较长的缺点，本发明提供了一种超声波修复DDT污染土壤的方法，具有二 次污染风险小、高效^^及可操作性强的优点。
一种超声波修复DDT污染土壤的方法，是将含水量为15% ~ 95%、 DDT浓度为 100 - 100000 n g/kg的有机污染土壤浆体在超声波辐照条件下进行处理；超声频 率为20kHz ~ 500kHz，超声功率为50W-2. 0kw;超声辐照时间为lmin ~ 2h。
所ii^声辐照时间在1-30min内DDT去除效率高。
所述含水量为优选40%wt~95%wt，处理效果较好，含水量太低，处理效果 不明显；有机污染土壤浆体的含水量大于60%wt时DDT去除效果明显。
所述的超声波修复DDT污染土壤的方法，其超声波可以由探头式设备或者槽 式设备产生。
所述的超声波修复DDT污染土壤的方法，修复方法可实现现场修复。 所述的DDT污染土壤在超声处理之前，需要进行^l搅拌以得到均匀的土壤
浆体，土壤浆体经由泵连续输送至超声反应装置，并依次流经超声反应中心区域。
超声反应装置外套有冷凝装置。
本发明的有益效果为
1. 采用本发明的方法，土壤中DDT等有机氯农药污染物去除速率快、矿化率 高。因为超声波在土浆体系中具有超声空化与扰动效应，土壤颗粒可促进空化泡 在其表面形成，土壤颗粒表面的有机质能吸附DDT，空化泡的崩溃产生的高温高 压环境可实现土壤中DDT的高效去除。所以利用超声波的空化与扰动效应可以快 速去除土壤中的DDT等有机氯农药污染物。
2. 无需向土壤中加入修复试剂，二次污染风险小，绿色环保，投资与运行成 本低。本发明直接使用超声波空化与扰动效应对土壤中的DDT进行处理，所以无 需像化学氧化修复法中一样另外加入试剂而对环境造成污染，更环保，成本更低。
3. 超声修复DDT污染土壤易于现场操作。对DDT污染土壤，可以使用图2 与管式超声反应装置，在污染现场直接对DDT污染泥浆进行连续处理，该技术特 别适用于土壤点源污染或重污染区域，同时对土壤中其他含氯有机污染物的超声 去除具有借鉴意义。本发明经现场实验，选取了合理的工艺条件，处理效果明显。经实验确定超 声辐照时间在l-30min内DDT去除效率高，理时间与DDT去除率的关系曲线如图 l所示。含水量为优选4(Wwt-95y。wt,处理效果较好；含水量太低，处理较慢， 处理效果不理想。
超声是指频率高于20kHz的声波，超声作用于液体时会产生空化效应及机械 扰动效应。液体中颗粒的阻碍效应使超声波在浆体中传输时存在超声强度的衰 减。同时，固体颗粒在溶液中可促使空化泡在其表面形成，空化泡崩溃瞬间产生 局部5000K高温与1000atm高压，形成的大量微反应环境可以实现固体颗粒表面 有机污染物的快速矿化。土壤颗粒主要由矿物质与有机质组成，土壤矿物质表面 的有机质能富集土壤中的有机污染物，超声辐照在颗粒表面的空化作用可望实现 土壤中有机污染物的高效去除。因此，申请人首次将超声辐照技术应用于有机污 染土壤的修复，并对实际土壤样品中DDT有机污染物的超声去除进行研究，也取 得理想的修复效果。
图1为本发明处理时间与DDT去除率的关系曲线。 图2为超声反应装置示意图。
具体实施例方式
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1:
供试土壤有机质含量为17.87 g/kg土壤；土壤中Fe203、 Mn02、 Ti02的短 分别为55.15 g/kg， 1. 34 g/kg， 15. 21 g/kg 土壤；修复之前土壤中DDT浓度为 1 mg/kg 土壤；土壤湿度为60%;每次处理土浆体积为150mL,超声辐照频率为 20kHz;超声辊照功率为300W;超声辐照时间为15min;超声波发射采用探头式 设备(如图2)。修复后土壤中的DDT含量为285 u g/kg 土壤，DDT去除率为 71. 5%。
实施例2:
与实施例1基^目同，但所用土壤有机质含量为11.24 g/kg土i裏，FeA、Mn02、 Ti02的含量分别为49. 62 g/kg， 0. 95 g/kg， 9. 36 g/kg 土壤。DDT超声去 除率为73. 9%。
实施例3:
实施例1中，其它条件不变，修复之前土壤中DDT浓度为0. 5 mg/kg 土壤时， DDT去除率为72. 3 %;修复之前土壤中DDT浓度为5 mg/kg 土壤时，DDT去除率 为68.1%。
实施例4:
实施例l中，其它条件不变，土壤湿度改为35%, DDT去除率为32. 8%; 土 壤湿度改为80%, DDT去除率为75. 2%。可见，土壤质量浓度是影响超声修复DDT 污染土i裏的重要因素。土壤湿度较低时，由于高浓度土壤颗粒的阻碍效应使得超 声强度降低显著。
实施例5:
实施例1中，其它条件不变，超声辐照时间为5 min时，土壤中DDT的去除 率为52. 9%;超声辐照时间为30min时，土壤中DDT的去除率为78. 3%;超声辐 照时间为45min时，土壤中DDT的去除率为79.1%。超声辐照时间越长，DDT去 除效果越好，但超声30min后降解率增长趋于平緩，所以一般情况下处理30分 钟即可。
实施例6:
实施例1中，其它条件不变，超声功率为150W时，土壤中DDT的去除率为 31.1%;超声功率为1000W时，土壤中DDT的去除率为91. 2%;超声功率为2000W 时，土壤中DDT的去除率为98. 5%。可以看出，超声强度显著影响土壤中DDT的 去除效果。超声功率越高，DDT去除效果越高。
实施例7:
实施例1中，其它条件不变，超声频率提高到47kHz时，土壤中DDT的去除 率为73. 4%;超声频率提高到100kHz时，土壤中DDT的去除率为77. 9%。升高超声频率有利于土壤中DDT的去除。 实施例8:
一种超声波修复DDT污染土壤的方法，是将湿度为15%~95%、 DDT浓度为 100 ~ 100000 n g/kg的有机污染土壤浆体在超声波辐照条件下进行处理；超声频 率为20kHz- 500kHz,超声功率为50W~ 2. 0kw;超声辐照时间为lmin ~ 2h。
其中土壤的湿度可以是15 % ~ 95 %间的任一数值，比如15 % 、 22 % 、 34 % 、 65%、 95%等；ddt浓度也是100- 100000 m g/kg之间的任一数值，比如100p g/kg、 300 pg/kg、 10000 jug/kg、 50000 jn g/kg、 100000 p g/kg;超声频率可以 是20kHz、 41kHz、 100kHz、 500kHz;超声功率可以是50w、 100w、 650w、 1100 w、 1650w、 2000w等；超声辐照时间为lmin、 5min、 38min、 64min、 120min 等。
实施例9:
实施例l中，超声波发射采用探头式设备，DDT在超声辐照中心区域的去除 率最高。土壤中DDT在超声辐照中心区域的去除率与探头直径有关，直径大，DDT 去除率相对降低。
实施例10:
实施例1中，其它条件不变，超声波亦可采用槽式设备产生，但DDT去除效 絲对较低。
权利要求
1.一种超声波修复DDT污染土壤的方法，其特征在于，将含水量为15％wt～95％wt、DDT浓度为100～100000μg/kg的有机污染土壤浆体在超声波辐照条件下进行处理；超声频率为20kHz～500kHz，超声功率为50W～2.0kw；超声辐照时间为1min～2h。
2. 如权利要求1所述的超声波修复DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述含 水量为40%wt ~ 95%wt;所ii^声辐照时间在l-30min内DDT去除效率高。
3. 如权利要求1所述的超声波修复DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述的 超声波由探头式设备或者槽式设备产生。
4. 如权利要求1所迷的超声波修复DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述的 有机污染土壤浆体是通过将受DDT污染的土壤与水混合，经过^搅拌制得 均勻的泥浆。
5. 如权利要求1所述的超声波修复DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述有 机污染土壤浆体采用泵连续均匀输送至超声反应器中，土浆通过蠕动泵作用 自超声反应器底部向上流动，依次经过超声去除中心区域后从反应器上部流 出。
全文摘要
本发明属于有机污染土壤修复领域，公开了一种超声波修复DDT污染土壤的方法，是将含水量为15％～95％，DDT起始浓度为100～100000μg/kg的有机污染土壤浆体在超声辐照条件下进行处理；超声频率为20kHz～500kHz，超声功率为50W～2.0kw；超声辐照时间为1min～2h。本方法主要利用超声波的空化效应与扰动效应降解或消减土壤中的DDT等有机氯农药污染物。本方法采用泵连续输送土浆至超声反应装置，且易于对污染土壤进行现场修复。与目前普遍采用的有机氯农药污染土壤修复技术相比，几乎不受污染物种类与环境条件的影响，应用领域广泛。本方法高效低耗，二次污染风险低，可操作性强，具有良好的社会效益与环境效益。
文档编号B09C1/00GK101596542SQ200910032690
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者若 冯, 唐登勇, 超 张, 郭照冰, 马建军 申请人:南京信息工程大学