一种监测污染土壤修复过程的方法

本发明涉及环境修复，涉及一种监测土壤修复过程中微纳米反应器与土壤的相互作用及监测污染土壤修复过程的方法。

背景技术：

1、随着经济发展工业化进程的不断加快，造成危害生态安全和人体健康的土壤污染问题日益严重，土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。目前，有很多关于碳材料负载零价铁修复受污染土壤的报道，零价铁和碳材料的复合效应提高了对土壤中污染物的去除能力。但是，污染物降解过程中，碳载体中零价铁的形貌、结构、表面性质及分布变化尚不明确，也缺乏负载零价铁如何与土壤中污染物接触、污染物在碳骨架及零价铁和土壤微界面的分布及污染物降解产物如何向土壤中传递的研究。

2、对催化剂/土壤微界面污染物分布、传递及催化剂活性位点分布的研究，将有助于帮助我们设计更加合理、高效的催化剂。因此，开展对纳米材料与污染物相互作用方式、反应过程及与土壤的元素交换等研究，对于提高修复剂的利用率、减少修复剂对土壤的二次污染等具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种监测污染土壤修复过程的方法，以期至少部分地解决上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种监测污染土壤修复过程的方法，包括：

3、将微纳米反应器加入至湿润的污染土壤中，转移至密闭容器内，混合均匀后得到第一混合物，其中，上述微纳米反应器包括多孔炭质载体和负载在上述多孔炭质载体表面和孔道内部的纳米金属或金属氧化物，并且通过选择上述多孔炭质载体来控制上述微纳米反应器的尺寸和密度；

4、将上述第一混合物搅拌或静置，以降解、矿化或固定污染土壤中的污染物，进行土壤修复过程；

5、在土壤修复过程的不同时间段采集样品，并且根据上述微纳米反应器的尺寸或密度，通过浮选法或筛分法将上述微纳米反应器与土壤分离，得到表面带有目标污染物或上述目标污染物的降解产物的微纳米反应器；

6、利用谱学技术对分离后的微纳米反应器的表面状态及目标污染物或目标污染物的降解产物进行分析，判断目标污染物的分布和元素价态、纳米金属或金属氧化物的形貌、晶型及价态的变化；

7、利用有机溶剂洗涤分离后的微纳米反应器进行清洗，并对洗涤出的目标污染物或目标污染物的降解产物进行分析，判断目标污染物的浓度或者降解产物的种类；

8、根据分析结果得出土壤修复的进程以及微纳米反应器中各组分与土壤中污染物的相互作用方式。

9、根据本发明实施例，上述微纳米反应器与上述污染物土壤的质量比为1-12.5；

10、上述湿润的污染物土壤中含水质量为上述污染物土壤质量的0.1-2倍。

11、根据本发明实施例，上述第一混合物搅拌或静置的时间包括0.5小时-30天；

12、上述不同时间段包括0.5-5小时的时间段。

13、根据本发明实施例，上述微纳米反应器和多孔炭质载体的尺寸为微米级-厘米级；

14、上述纳米金属或金属氧化物的尺寸为5-10nm；

15、上述微纳米反应器的密度小于水的密度。

16、根据本发明实施例，上述目标污染物包括一氯酚、二氯酚、一氯代丙醇、一氯代甲醇、一氯代苯甲醇、一氯代苯乙醇、五氯酚、三氯酚中至少一种。

17、根据本发明实施例，上述微纳米反应器是通过如下步骤获得：

18、将多孔炭质载体与有机金属盐和有机配体混合或将多孔炭质载体与金属-有机框架材料混合，得到混合物；

19、将上述混合物在惰性气氛下进行碳化，得到负载纳米金属或金属氧化物的微纳米反应器。

20、根据本发明实施例，有机配体包括乙二胺四乙酸二钠；

21、上述有机金属盐包括铁、锌、铜、钯、银的醋酸盐、乙酰丙酮酸盐或草酸盐中的至少一种。

22、根据本发明实施例，上述多孔炭质载体包括生物质炭、焦炭、活性炭中至少一种；

23、上述纳米金属包括纳米铁、纳米锌、纳米铜、纳米钯、纳米银、纳米铜铁中至少一种；

24、上述金属氧化物包括氧化铁、氧化铜、氧化锰中至少一种。

25、根据本发明实施例，上述金属-有机框架材料包括：

26、氨基修饰的金属-有机框架材料或咪唑基修饰的金属-有机框架材料，其中，上述氨基修饰的金属-有机框架材料的有机配体包括2-氨基间苯二羧酸，上述咪唑基修饰的金属-有机框架材料的有机配体包括2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、5，6-二甲基苯并咪唑中的至少一种；

27、上述多孔炭质载体与金属-有机框架材料的质量比为20∶1～2∶11，上述金属-有机框架材料包括铁金属-有机框架材料；上述多孔炭质载体与有机金属盐和有机配体混合物的质量比为20∶1～2∶1。

28、根据本发明实施例，上述混合物在惰性气氛下进行炭化包括：

29、炭化的温度为700-1000℃；

30、炭化时间为0.5-5h；

31、惰性气体包括氮气。

32、基于上述技术方案，本公开提供的一种监测污染土壤修复过程的方法至少包括以下有益效果：

33、本发明提供一种监测污染土壤修复过程的方法，通过将微纳米反应器加入到湿润的土壤中混合均匀，进行土壤修复过程，采集不同反应时间段的样品，通过浮选法或筛分法将微纳米反应器与土壤分离；利用谱学技术对分离后的微纳米反应器的表面状态及目标污染物或目标污染物的降解产物进行分析，然后利用有机溶剂洗涤分离后的微纳米反应器，对洗涤出的目标污染物或目标污染物的降解产物进行分析。然后，根据分析结果得出土壤修复的进程以及微纳米反应器中各组分与土壤中污染物的相互作用方式。本发明利用微纳米反应器可全面研究微纳米反应器各组分与有机污染物的相互作用方式、反应过程、污染物的降解产物及与土壤的元素交换等，可以实现对微纳米反应器的元素组成、价态、活性成分晶型和污染物浓度及降解产物等进行精确的分析和检测，从而有效判断微纳米反应器活性组分与土壤中污染物的相互作用方式和过程。对提高土壤修复过程的修复剂利用率、减少修复剂对土壤的二次污染、设计更加合理、高效的催化剂等具有重要意义。

技术特征：

1.一种监测污染土壤修复过程的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

4.根据权利要求2所述的方法，其中：

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标污染物包括一氯酚、二氯酚、一氯代丙醇、一氯代甲醇、一氯代苯甲醇、一氯代苯乙醇、五氯酚、三氯酚中至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微纳米反应器是通过如下步骤获得：

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

8.根据权利要求6所述的方法，其中：

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述金属-有机框架材料包括：

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述混合物在惰性气氛下进行炭化包括：

技术总结
本发明提供了一种监测污染土壤修复过程的方法，通过将微纳米反应器加入至湿润的污染土壤中，转移至密闭容器中混合均匀，进行土壤修复过程，在修复过程的不同时间段采集样品，使用浮选法或筛分法将微纳米反应器与土壤分离，得到表面带有目标污染物或目标污染物的降解产物的微纳米反应器。利用谱学技术对分离后的微纳米反应器的表面状态及目标污染物或降解产物进行分析，判断目标污染物的分布和元素价态、纳米金属或金属氧化物的形貌、晶型及价态的变化；用有机溶剂洗涤分离后的微纳米反应器，对洗涤出的目标污染物或降解产物进行分析，判断其种类；根据分析结果得出土壤修复的进程以及微纳米反应器中各组分与土壤中污染物的相互作用方式。

技术研发人员：蔡亚岐,牛红云,李莉
受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12