一种土壤治理用过硫酸钠制备方法与流程

本发明涉及过硫酸盐制备，具体为一种土壤治理用过硫酸钠制备方法。

背景技术：

1、多环芳烃是具有两个或多个苯环的疏水性有机化合物，根据苯环连接方式的不同，多环芳烃通常被称为稠环芳烃，可分为低分子量多环芳烃和高分子量多环芳烃。多环芳烃具有半挥发性、环境持久性、生物蓄积性和高致癌性等特点，易吸附到土壤有机质和粘土矿物上，增加污染土壤的生态风险。据报道，中国是世界上多环芳烃排放量最高的国家，因此，解决多环芳烃引起的环境污染，尤其是多环芳烃污染的土壤迫在眉睫。

2、目前，有机污染物的修复方式主要有化学氧化、热解吸、微生物修复和植物修复等。其中，高级氧化为常用的有机污染土壤治理的方法，能较大地缩短修复工期，具有修复效果明显等特点，过硫酸钠氧化是最为常用的高级氧化修复技术之一。传统制备过硫酸钠一般采用硫酸铵水溶液电解氧化生成过硫酸铵，再与氢氧化钠进行复分解反应，将副产的氨逐出后，再减压浓缩，结晶，干燥可得过硫酸钠；或者采用电解冷硫酸制得制得过二硫酸，再与碱作用，得到过硫酸钠。但以上方法均存在耗电高，电流效率低，产率低的问题，并且在用过硫酸钠对土壤进行修复治理过程中，修复效率也有待提高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤治理用过硫酸钠制备方法，所述土壤治理用过硫酸钠制备方法，包括以下步骤：

2、步骤(1)将石墨基板作为阳极、镍板作为阴极浸入电解质溶液中处理，制备氧化石墨基板；

3、步骤(2)将氧化石墨基板和镍板分别用作阳极和阴极插入电镀液中，电镀，得到镀层氧化石墨基板；

4、步骤(3)通过电解反应制备过硫酸钠晶体；

5、步骤(4)对膨润土进行纯化处理，制备纯化膨润土；

6、步骤(5)通过纯化膨润土、海藻酸钠对过硫酸钠晶体进行包衣，制备包衣过硫酸钠微珠；再通过石蜡对包衣过硫酸钠微珠包衣，制备土壤治理用过硫酸钠。

7、优选地，所述步骤(1)中，所述电解质溶液由缓冲溶液、氢氧化钠、硝酸混合得到；电解质溶液中氢氧化钠的含量为0.08-0.12g/ml、硝酸的体积分数为8.0-10.0％；所述缓冲溶液由蒸馏水、na2hpo4·7h2o、nah2po4·h2o以1000:15.5:5.8的质量比混合得到；阴极与阳极的平行间距为0.8-1.2cm；处理条件：在8.0-12.0ma/cm2的电流密度下处理15-25min。

8、优选地，所述步骤(2)中，阴极与阳极的平行间距为0.8-1.2cm；电镀液中各组分含量：甲基磺酸铅205-215g/l、cu(no3)214.5-15.5g/l、naf 0.4-0.6g/l、sio218.0-20.0g/l、zro218.0-20.0g/l、聚乙二醇1.8-2.2g/l；电镀条件：在温度为35-45℃、搅拌转速为100-200r/min以及电流密度为4.8-5.2ma/cm2的条件下处理30-50min。

9、优选地，所述步骤(2)中，所述镀层氧化石墨基板需经过去离子水冲洗5-8次并在60-80℃下干燥1.5-2.0h。

10、优选地，所述步骤(3)中，电解反应：阳极包括镀层氧化石墨基板；阴极包括铂箔电极；阳极电解液包括220-300g/l硫酸钠、200-400g/l硫酸的混合溶液；阴极电解液包括10-20wt％的硫酸水溶液；阳极电解液中添加0-2g/l的阳极添加剂；阳极添加剂包括乙二胺四乙酸二钠盐、二巯基丙磺酸钠中的至少一种；电解反应条件：在温度15-40℃、电流密度为1.0-1.5a/dm2恒电流条件下电解1.5-6.5h。

11、优选地，所述步骤(4)中，纯化处理方法：将膨润土与去离子水以1:5.0-8.0的质量比混合，浸泡20-30h，然后以200-400r/min的转速搅拌15-25min，再加入等量的去离子水，继续搅拌5-15min，静置4.0-5.0h；取上层膨润土悬液，搅拌10-20min，静置5.5-6.5h，重复以上操作2-4次，然后以4000-5000r/min的条件离心10-20min，去除上层清液，90-110℃下干燥，研磨至100-300目，得到纯化膨润土。

12、优选地，所述步骤(5)中，包衣过硫酸钠微珠的制备方法：将2.0-4.0kg过硫酸钠、1.0-2.0kg纯化膨润土、100-150kg去离子水混合，以200-400r/min的转速搅拌12.0-15.0h，然后加入1.6-2.4kg海藻酸钠，加热至40-50℃，继续搅拌直至固体全部溶解，得到混合液；将混合液冷却后向其中以2.5-3.5l/min的滴速滴加150-200l交联剂，在(-20)-(-15)℃下交联反应，将反应进行前5-10min的得到的产物微珠过滤弃用，反应结束后取出产物微珠，滴洗并冷冻干燥，得到包衣过硫酸钠微珠；其中，交联剂中各组分含量：聚丙烯酸0.4-0.6wt％、尿素1.8-2.2wt％，其余为去离子水。

13、优选地，所述步骤(5)中，土壤治理用过硫酸钠的制备方法：在包衣过硫酸钠微珠表面喷洒10.0-15.0wt％乙基纤维素的乙醇溶液，然后加入液态石蜡中，充分摇匀，得到土壤治理用过硫酸钠。

14、本发明还公开了一种采用所述方法制备得到的土壤治理用过硫酸钠对土壤治理的方法，具体为：将污染土壤与水以1:3-5的质量比混合，得到土壤分散液；向土壤分散液中加入1.5-2.5wt％氧化活化剂、2.0-6.5wt％土壤治理用过硫酸钠，搅拌至均匀，氧化处理7天，完成一级氧化处理；加入等量的氧化活化剂、土壤治理用过硫酸钠，重复氧化处理2-4次，共对污染土壤进行氧化处理3-5次，每次氧化处理时间均为7天。

15、进一步地，所述过硫酸钠在土壤修复中的氧化活化剂的制备方法，包括以下步骤：

16、步骤(1)将1.0-2.0kg干燥木浆、0.5-2.0kg kh2po4、50-100l去离子水混合，在室温下以400-600r/min的转速搅拌4.0-5.0h，将反应得到的混合物在真空下冷冻干燥，将干燥后的固体混合物在氮气氛围中，在700-900℃下热解0.4-0.8h，冷却至室温，将冷却后的固体产物用去离子水洗涤直至洗涤液中检测不到磷，过滤，冷冻干燥，过60-100目筛，得到掺磷生物碳；

17、步骤(2)将去离子水与乙醇以2:8的体积比混合，得到乙醇/水混合液，在氮气氛围下，将55.6-83.4kg七水硫酸亚铁、掺磷生物碳5.6-8.3kg加入200-300l乙醇/水混合液中，然后加入10.0-15.0kg peg-4000、1.2-1.5l 0.4mol/lkbh4水溶液，以400-600r/min的转速搅拌反应25-45min，再加入5.4-8.1kg氯化铜，继续搅拌20-45min，反应结束后离心，将离心产物在h2(5％)-n2(95％)氛围中，加热至550-650℃焙烧6.5-7.5h，冷却至室温，焙烧产物经研磨得到氧化活化剂。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1、本发明以镀层氧化石墨基板作为阳极板通过电解制备过硫酸钠晶体，在氧化石墨基板制备过程中，先对石墨基板进行氧化处理，酸性阳极氧化后，石墨基板表面的粗糙度发生变化，形成多孔表面，增加了石墨基板的比表面积，能够沉积更多的镀层材料，同时，也有利于形成具有小粒径的多孔镀层材料，可以降低欧姆电阻、最低的电荷转移电阻，提高电流效率；进一步地，通过电镀在氧化石墨基板表面形成了粒径很小、具有致密稳定结构的pbo2-sio2-zro2复合镀层，晶粒细化增加了电极的活性表面积，致密稳定结构降低了电极腐蚀速率，从而进一步提升了电流效率，获得了纯度更高的过硫酸钠晶体，并且延长了电极的使用寿命。

20、2、本发明中以膨润土/海藻酸钠、石蜡对过硫酸钠晶体进行双层包衣，达到了很好的缓释效果，同时，膨润土/海藻酸钠的组合能够起到很好的杀菌效果，在对土壤进行修复治理的过程中，不仅可以有效降解多环芳烃，也可以杀死土壤中的害虫。

21、3、本发明在对污染土壤进行治理过程中，通过多级氧化处理能够很好的降解多环芳烃；进一步地，以掺磷生物炭负载铁、铜双金属做为过硫酸钠的氧化活化剂，磷掺杂提高了生物炭的孔隙结构和比例，提高了负载效率，铁可以很好的促进过硫酸钠的活化，铜可以进一步促进铁的活化效果，从而可以有效的降解土壤中的多环芳烃。