CN102211109A - 一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 - Google Patents
一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102211109A CN102211109A CN2010101380226A CN201010138022A CN102211109A CN 102211109 A CN102211109 A CN 102211109A CN 2010101380226 A CN2010101380226 A CN 2010101380226A CN 201010138022 A CN201010138022 A CN 201010138022A CN 102211109 A CN102211109 A CN 102211109A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- powder
- zero
- magnesium
- mixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及零价金属(铁、镁)混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法。通过将摩尔比为0.4～0.8的金属铁镁混合粉末加入受多氯联苯污染的土壤样品中，加入质量分数为0～10％的NH4Cl或NH4NO3溶液调节土壤湿度后，保持室温静置反应1h以上，成功降解了土壤中的多氯联苯，降解效率达到98％以上。该技术反应原料廉价易得，反应条件简便易操作，具有较好的经济效益和环保效益，在大面积多氯联苯污染土壤的修复问题上具有较好的应用前景。
Description
一、技术领域
本发明利用双金属混合粉末，借助微原电池原理降解土壤中的多氯联苯，属于多氯联苯污染土壤的修复及环境治理领域。
二、背景技术
多氯联苯(polychlorinated biphenyls，PCBs)是目前国际上关注的12种持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)中最具有代表性的一类，也被称为二噁英(dioxins)类似化合物。多氯联苯的半挥发性、远距离迁移性以及生物蓄积性使其在环境样品中广泛分布，其表现出的生物毒性使得多氯联苯污染问题成为当今的热点环境问题之一。鉴于此，对各环境介质中多氯联苯污染的处理方法研究涉及物理、化学、生物等各个领域。物理方法的不彻底性以及生物方法的时效性使化学方法成为解决多氯联苯污染的主要研究方向，其中，金属对土壤中多氯联苯的降解研究也已取得一定的进展。
Gillham(Ground water，1994，3(7)，958-967)在1994年提出了零价铁还原脱氯技术。鉴于金属铁在常温下反应速率缓慢，Grittini(Environmental Science and Technology，1995，29(11)，2898-2900)在1995年的研究首次证实了零价铁在常温常压下很难与多氯联苯发生还原脱氯反应，但是当加入金属钯，组成Pd/Fe双金属组合后，各种多氯联苯的同系物在5～10min内都发生了还原脱氯，经检测反应产物为联苯和氯离子，降解效果得到明显改善。
此后，国内外在二元金属体系降解多氯联苯等有机物方面做的研究工作还是比较多的。Wang & Zhang(Environmental Science and Technology，1997，31(7)，2154-2156)的研究证明纳米级Pd/Fe双金属粒子也比纯铁更活泼，更能快速降解多氯联苯；Korte等(WasteManagement，2002，22(3)，343-349)利用钯铁双金属逐步对从污染土壤中萃取的PCBs污染物脱氯，同时研究了萃取溶剂的浓度对脱氯反应的影响；Engelmann等(MicrochemicalJournal，2003，74，19-25)在采用双金属系统(Fe/Pd和Mg/Pd)同时降解PCBs和DDT的实验过程中，发现通过添加一定量有机溶剂丙酮能保持PCB和DDT的溶解，可对金属的腐蚀起一定的缓和作用，确定丙酮和水的最佳比例为60/40(体积比)；日本的Yoshiharu Mitoma(Chemosphere，2009，74，968-973)则利用Ca/Rh双金属体系对土壤中的多氯联苯进行脱氯降解，实验结果表明该方法能将土壤中多氯联苯的浓度由1300×10-3mg kg-1降至0.62×10-3mgkg-1，脱氯效率高达99.95％，且反应条件温和(0.15-0.26MPa，室温)。
目前，虽然有关于零价铁和双金属体系对于环境中多氯联苯的研究比较广泛，作为原料的零价金属如铁等廉价易得，操作简便，实用性较强，但仍存在一些问题，如：对土壤中多氯联苯的降解研究还不充分，机理不够明确；在各介质中PCBs完全脱氯所需的反应时间是否大于零价铁的使用寿命；作为催化剂的金属，如钯元素等价格昂贵，使得适应范围大大缩减等。因此，开发一种利用常见的普通金属、对环境不造成二次污染的降解PCBs技术方法具有重要的应用价值。
三、发明内容
1、发明目的：
本发明提供了一种降解土壤中多氯联苯的新方法，其目的在于改进利用金属修复土壤多氯联苯污染的方法，解决传统金属修复法中操作条件复杂、成本高的问题，实现污染土壤的大面积原位修复。
2、技术方案：
(1)混合金属粉末的制备：将金属铁粉和镁粉混合均匀，其摩尔比例为Fe∶Mg＝0.4～0.8，研磨至100目以上，制得混合金属粉；
(2)金属铁、镁混合粉末添加量(wt)与受多氯联苯污染的土壤样品量(wt)的比例为1∶200～1∶500；
(3)将金属铁、镁混合粉末加入受多氯联苯污染的土壤样品中混合均匀，在室温条件下用质量分数为0～10％的NH4Cl或NH4NO3溶液调节土壤湿度，静置反应1h以上；
(4)阳光或其他光源直射有利于促进多氯联苯的降解。
3、优点及效果：
通过本发明技术方案的实施，能够很好地改进传统二元金属体系降解土壤中多氯联苯的效率。本发明利用金属铁和镁分别作为微原电池的正、负电极材料，在一定湿度的土壤中引发电极反应，不需要高温引发或添加贵金属钯、镍等催化剂，反应在常温常压下即可进行，简化了反应条件，操作简便，土壤中多氯联苯的降解率可达98％以上，容易实现大面积土壤的修复，并可大大节约多氯联苯污染的土壤修复成本。采用该方法使土壤多氯联苯污染的修复更经济、更环保。
四、附图说明
图1.是未处理多氯联苯污染土壤的GC图；
图2.本方法处理后多氯联苯污染土壤的GC图。
由图1和图2可以看出：多氯联苯的保留时间分别为10.673、11.773、12.488、12.822、13.085、13.833min。对比图1和图2可知，经过处理后，土壤中几种多氯联苯的含量均有不同程度的下降，处理后土壤中多氯联苯的降解效率达到98％。
五、具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容作进一步的详细说明，但并不因此而限制本发明。
本发明实施例中所用的多氯联苯污染土壤是以多氯联苯标准品Aroclor1242人工加入新鲜采集土壤制成的多氯联苯污染土壤为例；所用试剂均为分析纯试剂；所用的水均为去离子水。
土壤样品中多氯联苯的分析方法是在参照葛庆波等(黑龙江环境通报，2004，28(2)，57-58)的研究方法上作了一点改进，具体步骤如下：
将处理前、后的土壤样品烘干后进行研磨，过140目筛。取筛分后的土壤2.5g放入锥形瓶中，加入25mL氢氧化钾乙醇溶液(1mol/L)，加热回流1h后，将回流的上清液移入已经添加了100mL硫酸钠溶液和50mL正己烷的分液漏斗内。再向上述残渣中加入25mL氢氧化钾乙醇溶液(1mol/L)，继续回流1h，并将回流上清液移入上述分液漏斗内。分液漏斗内的混合物静置分层后，保留上层有机相。用浓硫酸清洗有机相至清澈无色(5mL/次)，再加入100mL质量分数为2％的硫酸钠溶液清洗残留的浓硫酸后，保留有机相。该有机相通过无水硫酸钠干燥后，经旋转蒸发仪浓缩至2mL。将浓缩液过硅胶柱，并用30mL正己烷淋洗，将收集到的淋洗液再次浓缩至2mL。所得样品采用气相色谱检测分析，色谱条件如下：
色谱柱：毛细管柱DB5-MS(30m×0.25mm×0.25μm)
检测器：氢焰检测器
检测器温度：280℃
进样口温度：270℃
柱室温度：程序升温，初始温度140℃，保持2min，5℃/min升温至250℃，保持16min
进样方式：手动进样
进样量：1μL
实施例1
分别称取5.6g铁粉和3.6g镁粉，将称取的铁粉和镁粉充分混合后在研钵中研磨，过100目筛，得到所需的金属铁镁混合粉末。
称取10g多氯联苯污染土壤(PCBs浓度：2258.85μg/kg)，加入0.01g上述制备的零价金属铁镁混合粉末，混合均匀，加入1mL去离子水以调节土壤湿度，在室内条件下静置反应9小时。对反应后的土壤样品进行干燥及提取预处理，并通过气相色谱检测，得到土壤中多氯联苯的浓度为358.38μg/kg，降解效率为84.13％。
实施例2
称取10g多氯联苯污染土壤(PCBs浓度：2258.85μg/kg)，加入0.02g实施例1中制备的零价金属铁镁混合粉末，混合均匀，加入1mL去离子水以调节土壤湿度，在室内条件下静置反应9小时。对反应后的土壤样品进行干燥及提取预处理，并通过气相色谱检测，得到土壤中多氯联苯的浓度为246.2μg/kg，降解效率达到89.10％
实施例3
称取10g多氯联苯污染土壤(PCBs浓度：2258.85μg/kg)，加入0.02g实施例1中制备的零价金属铁镁混合粉末，混合均匀，加入1mL质量分数为2％的NH4Cl溶液以调节土壤湿度，在室内条件下静置反应9小时。对反应后的土壤样品进行干燥及提取预处理，并通过气相色谱检测，得到土壤中多氯联苯的浓度为107.91μg/kg，降解效率为95.22％。
实施例4
称取10g多氯联苯污染土壤(PCBs浓度：2258.85μg/kg)，加入0.02g实施例1中制备的零价金属铁镁混合粉末，混合均匀，加入1mL质量分数为2％的NH4Cl溶液以调节土壤湿度，在室外直接光照条件下静置反应9小时，温度仍为室温。对反应后的土壤样品进行干燥及提取预处理，并通过气相色谱检测，得到土壤中多氯联苯的浓度为78.54μg/kg，降解效率为96.53％。
实施例5
称取10g多氯联苯污染土壤(PCBs浓度：2258.85μg/kg)，加入0.02g实施例1中制备的零价金属铁镁混合粉末，混合均匀，加入1mL质量分数为2％的NH4Cl溶液以调节土壤湿度，在室内条件下静置反应24小时。对反应后的土壤样品进行干燥及提取预处理，并通过气相色谱检测，得到土壤中多氯联苯的浓度为42.90μg/kg，降解效率为98.10％。
Claims (4)
1.利用零价金属铁和镁的混合粉末对土壤中的多氯联苯进行降解，以修复被多氯联苯污染的土壤的方法，具体过程是：将零价金属铁和镁的混合粉末，直接加入受多氯联苯污染的土壤样品中，调节一定的湿度，在室内条件下静置反应1h以上。
2.根据权利要求1所述的零价金属铁和镁的混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法，其特征在于：零价金属铁和镁的混合粉末是将铁粉和镁粉分别以摩尔比0.4～0.8简单混合后，研磨至100目以上形成的混合金属粉。
3.根据权利要求1所述的零价金属铁和镁的混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法，其特征在于：零价金属铁和镁的混合粉末的添加量(wt)与受污染土壤样品量(wt)的比例范围为1∶200～1∶500。
4.根据权利要求1所述的零价金属铁和镁的混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法，其特征在于：降解多氯联苯的条件是在室温下直接进行，土壤与金属粉末的混合物需用质量分数为0～10％的NH4Cl或NH4NO3调节湿度，降解反应时间为1h以上。在光照条件下可以加快降解反应速度，缩短反应时间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101380226A CN102211109A (zh) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | 一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101380226A CN102211109A (zh) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | 一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102211109A true CN102211109A (zh) | 2011-10-12 |
Family
ID=44742776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101380226A Pending CN102211109A (zh) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | 一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102211109A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104307869A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-28 | 环境保护部南京环境科学研究所 | 一种零价铁强化去除土壤中六六六和滴滴涕的方法 |
| CN105290101A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-02-03 | 天津环科立嘉环境修复科技有限公司 | 一种多氯联苯污染场地土壤修复的方法 |
| CN109877149A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-14 | 因维特环保技术工程有限公司 | 抑制修复基质中的毒性排放 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1031188A (zh) * | 1987-08-11 | 1989-02-22 | 米泽化学工业株式会社 | 卤代有机化合物的无污染处理方法 |
| JP2007209825A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 汚染土壌の浄化処理方法 |
| US7271199B1 (en) * | 2003-11-17 | 2007-09-18 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Removal of PCB and other halogenated organic contaminants found in ex situ structures |
| WO2009140323A2 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Zero-valent metallic treatment system and its applicaton for removal and remediation of polychlorinated biphenyls |
| JP2011190428A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-29 | Univ Of Tsukuba | 土壌に含まれる重金属除去剤組成物および重金属除去方法 |
-
2010
- 2010-04-02 CN CN2010101380226A patent/CN102211109A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1031188A (zh) * | 1987-08-11 | 1989-02-22 | 米泽化学工业株式会社 | 卤代有机化合物的无污染处理方法 |
| US7271199B1 (en) * | 2003-11-17 | 2007-09-18 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Removal of PCB and other halogenated organic contaminants found in ex situ structures |
| JP2007209825A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 汚染土壌の浄化処理方法 |
| WO2009140323A2 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Zero-valent metallic treatment system and its applicaton for removal and remediation of polychlorinated biphenyls |
| JP2011190428A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-29 | Univ Of Tsukuba | 土壌に含まれる重金属除去剤組成物および重金属除去方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 何娜等: "零价金属降解多氯联苯（PCBs）", 《生态学杂志》, vol. 26, no. 5, 15 May 2007 (2007-05-15) * |
| 吴德礼等: "零价金属及其化合物降解污染物的研究进展", 《环境科学动态》, no. 2, 12 May 2005 (2005-05-12) * |
| 张智平等: "垃圾焚烧过程二噁英生成的研究进展", 《化工进展》, vol. 23, no. 11, 30 November 2004 (2004-11-30) * |
| 黄锦勇等: "多氯联苯的脱氯减毒方法分析", 《广东化工》, vol. 37, no. 1, 25 January 2010 (2010-01-25) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104307869A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-28 | 环境保护部南京环境科学研究所 | 一种零价铁强化去除土壤中六六六和滴滴涕的方法 |
| CN105290101A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-02-03 | 天津环科立嘉环境修复科技有限公司 | 一种多氯联苯污染场地土壤修复的方法 |
| CN109877149A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-14 | 因维特环保技术工程有限公司 | 抑制修复基质中的毒性排放 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Co-pyrolysis of sewage sludge and organic fractions of municipal solid waste: Synergistic effects on biochar properties and the environmental risk of heavy metals | |
| Abdallah et al. | Batch and continuous systems for Zn, Cu, and Pb metal ions adsorption on spent mushroom compost biochar | |
| Zhao et al. | Copyrolysis of biomass with phosphate fertilizers to improve biochar carbon retention, slow nutrient release, and stabilize heavy metals in soil | |
| Frišták et al. | Utilization of biochar sorbents for Cd 2+, Zn 2+, and Cu 2+ ions separation from aqueous solutions: comparative study | |
| Vikrant et al. | Photocatalytic platforms for removal of ammonia from gaseous and aqueous matrixes: status and challenges | |
| Kelly-Vargas et al. | Biosorption of heavy metals in polluted water, using different waste fruit cortex | |
| Adegoke et al. | Abatement of organic pollutants using fly ash based adsorbents | |
| Shi et al. | Synergistic effect of rice husk addition on hydrothermal treatment of sewage sludge: fate and environmental risk of heavy metals | |
| CN101716491B (zh) | 利用湖泊底泥炭化制备重金属吸附剂的方法 | |
| CN104923153A (zh) | 能同时吸附氨氮、镉的美人蕉生物炭的制备方法 | |
| CN102530941A (zh) | 污泥基活性炭及其制备方法 | |
| CN107892929A (zh) | 一种硫化铁改性污泥基生物炭的制备方法 | |
| CN103480336B (zh) | 一种改性生物质活化焦脱汞吸附剂及其制备方法 | |
| CN104096540A (zh) | 一种去除城市污泥中重金属和有机污染物的吸附催化材料的制备方法 | |
| CN100509666C (zh) | 重金属热稳定剂及其稳定重金属污染物中重金属的方法 | |
| CN102745687A (zh) | 一种提高城市污泥活性炭性能的新方法 | |
| Ramana et al. | Removal of heavy metals from aqueous solutions using activated carbon prepared from Cicer arietinum | |
| CN103056156A (zh) | 一种利用秸秆生物质炭固定土壤中氯苯类挥发性有机污染物的方法 | |
| Andrès et al. | Removal of rare earth elements and precious metal species by biosorption | |
| Gao et al. | Effects and mechanism on cadmium adsorption removal by CaCl2-modified biochar from selenium-rich straw | |
| CN101301602B (zh) | 一种气态单质汞吸附净化吸附剂的制备方法 | |
| CN102211109A (zh) | 一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法 | |
| Prabhu et al. | Surface treated Pteris vittata L. pinnae powder used as an efficient biosorbent of Pb (II), Cd (II), and Cr (VI) from aqueous solution | |
| Zhang et al. | Effect of mineral additives on pyrolytic characteristics and heavy metal behavior during co-pyrolysis of industrial sludge and hyperaccumulator plant | |
| Mehrabinia et al. | Nitrate removal from agricultural effluent using sugarcane bagasse active nanosorbent |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111012 |