一种修复有机污染土壤及地下水的氧化剂及方法
【专利摘要】本发明公开了一种修复有机污染土壤/地下水的氧化剂及方法，属于土壤环境修复领域。氧化剂其组成包括过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水。修复方法为：测定污染的土壤/地下水中有机污染物的含量；取污染土壤/地下水装入密闭容器；加入硫酸亚铁或硫酸亚铁络合物，使亚铁离子的浓度为20～200mg/L；加入过硫酸钠溶液，使过硫酸钠的浓度为5～50g/L；加入活化剂2体积比为30％的双氧水，加入量控制为2％～20％；加入适量去离子水，混匀后反应6-48h。本发明中硫酸亚铁、双氧水来源广，获取易，成本低；与单纯双氧水活化过硫酸钠相比，减少了双氧水的用量，修复安全性更好；联合使用硫酸亚铁和双氧水为活化剂，相比单一活化剂活化过硫酸钠，氧化效果更好，适用污染范围更广。
【专利说明】一种修复有机污染土壤及地下水的氧化剂及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护中的土壤/地下水污染治理领域，更具体的说是涉及修复有机污染土壤的氧化剂及修复有机污染土壤/地下水的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的快速推进，各个城市普遍采取“退二进三”的战略进行产业结构和城市布局的调整，大量的农药厂、化工厂关闭或搬迀，在城市周边遗留的大量污染场地正面临着二次开发。这些场地很多涉及高浓度高风险有机污染，对人居环境安全构成了严重的威胁，迫切需要对这些污染场地的土壤及地下水进行修复。化学氧化修复技术具有高效、低成本、环境友好的特点，能有效处理多种有机污染物形成的复合污染，非常适合我国污染土壤与地下水修复的需要。常用的氧化剂包括芬顿试剂、高锰酸钾、臭氧、过硫酸盐等。其中活化过硫酸钠是环境修复领域中的一种新型氧化药剂，具有高稳定性、高水溶性(常温下595g/L)、无异味的特点，在较大的pH值区间内都具有较强的氧化能力。活化过硫酸钠适宜处理的氯代有机污染物包括氯代烷烃、氯代芳烃、以及部分含氯农药。相对于芬顿试剂、高锰酸钾等传统氧化药剂，活化过硫酸钠对土壤有机质、土著微生物群落的破坏较低，有利于修复后土壤生态环境功能的恢复。
[0003]目前国际上对活化过硫酸钠修复污染土壤/地下水的研宄和应用依然处于探索阶段，结合实际污染土壤/地下水的应用研宄还比较有限，国内利用活化过硫酸钠处理污染土壤的研宄也还处于起步阶段。过硫酸钠的活化方式包括热活化、亚铁活化、碱活化、双氧水活化等。热活化作为效果最佳的活化方式，因相对较高的成本使其工程运用受限；亚铁活化成本较低，针对大部分有机污染物均有较佳的氧化效果，但对部分水溶性极差、结构稳定的有机物氧化效率不高；碱活化对土壤性质影响较大；双氧水活化亦存在对部分有机污染物氧化效率不高的问题。为了弥补活化方式的不足，将活化方进行组合对过硫酸钠进行活化，氧化处理有机污染土壤/地下水。
[0004]对活化方法进行适当的组合可以达到增强过硫酸钠氧化能力的效果。但多种活化方式的简单叠加并不能保证氧化效果的提高，有的情况下还可能起到抑制反应的作用，例如亚铁离子在碱性条件下易形成沉淀析出溶液，因此亚铁活化和碱活化不宜组合使用。
【发明内容】
[0005]1.发明要解决的技术问题
[0006]针对现有有机污染土壤/地下水存在复合污染、修复过程易造成二次污染的问题，本发明提供了修复有机污染土壤的组合活化氧化剂及方法，将其用于有机污染土壤/地下水的修复，可解决土壤/地下水的复合污染问题，使得修复效果好，修复后环境风险低。
[0007]2.技术方案
[0008]反应原理:反应中亚铁离子、双氧水以及反应释放的热量都能对过硫酸钠起到活化效果。将亚铁与过硫酸钠先进行混合，可激发产生硫酸根自由基，继续加入双氧水，可以引发自由基链式反应，促进羟基自由基和硫酸根自由基的生成，可有效提高自由基反应的强度，有利于复杂环境污染物的快速降解。亚铁+双氧水+过硫酸钠组合活化药剂，具有安全、稳定的特性。
[0009]一种修复有机污染土壤/地下水的氧化剂，其组分为过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水。
[0010]上述氧化剂时在使用时将过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水分别加入或者一次性投入。
[0011]组分中的的剂量为使用时溶液中过硫酸钠溶液后含量为5g/L，硫酸亚铁浓度为100mg/L ;双氧水活化组剂量为体积百分比含量为2.5%。
[0012]修复有机污染土壤/地下水的氧化剂，其组成包括过硫酸钠，其还包括硫酸亚铁、双氧水。
[0013]上述的修复有机污染土壤/地下水方法，步骤包括:
[0014](I)测定污染的土壤/地下水中有机污染物的含量；
[0015](2)取污染土壤/地下水装入密闭容器中；
[0016](3)加入活化剂硫酸亚铁或硫酸亚铁络合物，使亚铁离子的浓度为20?200mg/L ；
[0017](4)加入过硫酸钠溶剂，使过硫酸钠的浓度为5?50g/L ；
[0018](5)加入活化剂体积比30%双氧水，加入量控制为2%?20% (体积比)；
[0019](6)加入适量去离子水，混匀后反应6_48h。
[0020]3.有益效果
[0021]本发明提供了修复有机污染土壤/地下水的氧化剂及方法，相对于现有技术，具有以下优点:(1)体系中的硫酸亚铁、双氧水来源广，获取易，成本低；(2)与单纯双氧水活化过硫酸钠相比，减少了双氧水的用量，修复安全性更好；(3)联合使用硫酸亚铁和双氧水为活化剂，相比单一活化剂活化过硫酸钠，氧化效果更好，适用污染范围更广。
【具体实施方式】
[0022]以下通过实施例进一步说明本发明的实施应用。
[0023]实施例1
[0024]配制250 μ g/L的cis-1，2_ 二氯乙烯模拟污染地下水。按5g/L的剂量向溶液中添加过硫酸钠溶液。设置三组实验，采用不同活化方式的活化过硫酸钠对污染水进行处理，分别为:①亚铁离子活化过硫酸钠！②双氧水活化过硫酸钠；③亚铁离子+双氧水组合活化过硫酸钠。其中硫酸亚铁活化组保证亚铁离子浓度为100mg/L ;双氧水活化组剂量为2.5%(体积比)，组合活化则同时加入100mg/L的亚铁离子和体积比2.5%的双氧水。
[0025]室温下反应48h，保证反应过程中反应瓶为零顶空状态，以避免污染物的挥发。测定cis-1，2- 二氯乙烯浓度时，按照国标方法使用吹扫捕集自动进样器进样，气相色谱-质谱联用仪进行测定。结果表明:溶液中的cis-1，2-二氯乙烯可被活化过硫酸钠氧化，三个实验组的去除率分别为90.7%、59.4%和93.0%。
[0026]实施例2
[0027]配制250 μ g/L的1，2，3_三氯苯模拟污染地下水。按5g/L的剂量向溶液中添加过硫酸钠溶液。设置三组实验，采用不同活化方式的活化过硫酸钠对污染水进行处理，分别为:①亚铁离子活化过硫酸钠双氧水活化过硫酸钠；③亚铁离子+双氧水组合活化过硫酸钠。其中硫酸亚铁活化组保证亚铁离子浓度为100mg/L ;双氧水活化组剂量为2.5% (体积比)，组合活化则同时加入100mg/L的亚铁离子和体积比2.5%的双氧水。
[0028]室温下反应48h，保证反应过程中反应瓶为零顶空状态，以避免污染物的挥发。测定1，2，3- 二氯苯浓度时，按照国标方法使用吹扫捕集自动进样器进样，气相色谱-质谱联用仪进行测定。结果表明:溶液中的1，2，3-三氯苯可被活化过硫酸钠氧化，三个实验组的去除率分别为79.1%、20.6%和84.6%。
[0029]实施例3
[0030]配制250 μ g/L的溴仿模拟污染地下水。按5g/L的剂量向溶液中添加过硫酸钠溶液。设置三组实验，采用不同活化方式的活化过硫酸钠对污染水进行处理，分别为:①亚铁离子活化过硫酸钠双氧水活化过硫酸钠；③亚铁离子+双氧水组合活化过硫酸钠。其中硫酸亚铁活化组保证亚铁离子浓度为100mg/L ;双氧水活化组剂量为2.5% (体积比)，组合活化则同时加入100mg/L的亚铁离子和体积比2.5%的双氧水。
[0031]室温下反应48h，保证反应过程中反应瓶为零顶空状态，以避免污染物的挥发。测定溴仿浓度时，按照国标方法使用吹扫捕集自动进样器进样，气相色谱-质谱联用仪进行测定。结果表明:溶液中的溴仿可被活化过硫酸钠氧化，三个实验组的去除率分别为43.4%,5.0%和 59.
[0032]实施例4
[0033]配制氯苯污染土壤，测试其氯苯浓度为915.5mg/kg。取5g污染土壤于反应瓶中，按5g/L的剂量向溶液中添加过硫酸钠溶液，依次添加活化剂I柠檬酸络合亚铁、过硫酸钠溶液、活化剂2双氧水，保证土液比为1:2。硫酸亚铁-柠檬酸络合溶液中亚铁离子浓度为150mg/L，硫酸亚铁与柠檬酸的物质量的比为5:1。双氧水剂量分别为2 %、5 %、10 %、15 %、20% (体积比)。室温下反应24h，保证反应过程中反应瓶为零顶空状态，以避免污染物的挥发。反应结束后，离心，去上清液，向土壤中加入1mL甲醇进行萃取。萃取后离心取上清液，以去离子水稀释后进入吹扫捕集自动进样器进样，实用气相色谱-质谱联用仪测定氯苯浓度。结果表明:加入双氧水体积比2%、5%、10%、15%、20%作为活化剂，反应后土壤中氯苯的去除率分别为81.3%,88.5%,95.1%、96.7%,98.2%。
【权利要求】
1.一种修复有机污染土壤/地下水的氧化剂，其组分为过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水。
2.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤/地下水的氧化剂，其特征在于在使用时将过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水分别加入或者一次性投入。
3.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤/地下水的氧化剂，其特征在于组分中的的剂量为使用时溶液中过硫酸钠溶液后含量为5g/L，硫酸亚铁浓度为100mg/L ;双氧水活化组剂量为体积百分比含量为2.5%。
4.一种修复有机污染土壤/地下水方法，步骤包括: (1)测定污染的土壤/地下水中有机污染物的含量； (2)取污染土壤/地下水装入密闭容器中； (3)加入活化剂硫酸亚铁或硫酸亚铁络合物，使亚铁离子的浓度为20?200mg/L; (4)加入过硫酸钠溶剂，使过硫酸钠的浓度为5?50g/L； (5)加入活化剂体积比为30%的双氧水，加入量控制为溶液体积的2%?20%； (6)加入适量去尚子水，混勾后反应6_48h。
5.根据权利要求4中所述的修复有机污染土壤/地下水的方法，其特征在于所述的活化剂硫酸亚铁或硫酸亚铁络合物是既可以激发过硫酸钠产生硫酸根自由基，亦可以激发双氧水产生羟基自由基，引发链反应。
6.根据权利要求3所述的修复有机污染土壤/地下水的方法，其特征在于所述的活化剂双氧水同时亦可产生具有强氧化性的羟基自由基。
【文档编号】C02F1/72GK104492025SQ201410713218
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】祝欣, 龙涛, 林玉锁, 王磊, 陈樯 申请人:环境保护部南京环境科学研究所