CN102517028B - 一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂配方，包括Fe0、酸度调节剂、引发剂、添加剂和固化剂载体，利用本发明提供的技术方案，可以解决原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤问题。本发明的技术方案，可以使得修复达到满足国标浸出法检测要求或者《展览馆用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)标准，本发明提供的固化剂配方，其原材料经济易得，效果显著，适于规模化修复多氯代烷烃化合物污染土壤工程。

Description

一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂
技术领域
本发明涉及多氯代烷烃化合物污染土壤的修复技术领域，特别是涉及一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂。
背景技术
随着我国城市化发展进程的加快和产业结构的不断调整，城市场地和农田土壤污染情况日益严重，工厂搬迁遗留下来的多氯代烷烃化合物土壤污染问题突出。该类化合物生产厂家的多氯代烷烃化合物大多数积聚在土壤里，由于其不仅难降解，危害性大，而且分布广，可以通过土壤进入大气和水体，或通过饮用水或土壤-植物系统经由食物链进入人体，危害人类健康。所以关于多氯代烷烃化合物污染土壤的修复技术成为污染土壤修复技术的一大研究热点。近年来，欧美诸国已投入大量人力，财力开展多氯代有机化合物污染土壤的修复技术研究，国内几乎还是空白。
多氯代烷烃化合物是国际公认的POPS(持续性有机污染物)，关于多氯代烷烃化合物污染土壤的修复技术，国际上主要有分离浓缩修复技术，转化分解修复技术，植物修复技术这三大类技术。分离浓缩修复技术是目前国内较为普遍的技术。它通过解吸，洗脱，吸附和浓缩等物理化学过程将氯代有机化合物从土壤中转移至它处，但仍然存在于环境中。而植物修复技术，虽然绿色环保，但毕竟处理能力微弱，修复周期长。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，运用原位固化修复技术，通过向土壤中加入本发明涉及的固化剂配方组合，使得多氯代烷烃化合物在土壤中降解成其它无毒或低毒性物质，降解后产物只需通过现有技术中常用的固化/稳定化处理，其修复的土壤即可实满足国际土壤修复效果评判标准-硝酸硫酸浸出标准。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：包括Fe0、酸度调节剂、引发剂、添加剂和固化剂载体；
所述的酸度调节剂选用：浓度为0.01mol/l的硫酸溶液；
所述的引发剂选用：Na2SO5、K2SO5中的至少一种；
所述的添加剂选用：氧化钙；
所述的固化剂载体选用：Portland水泥和活性炭混合物；
所述的Fe0，其所需的量为待修复土壤中氯代烷烃有机污染物氯离子含量的10～200倍，优选100～200倍。
所述的酸度调节剂，其所需的量为控制待修复土壤PH值在3.5～4.5范围内，土壤含水率在50～75％范围内；
所述的引发剂，其所需的量为Fe0用量的0.05～0.5％；
所述的添加剂，其所需的量为待修复土壤总重量的5～30％；
所述的固化剂载体，其所需的量为待修复土壤总重量的10～70％。
本发明在Fe0的作用下，增加了和多氯代烷烃有机污染物的接触面积和几率，使得反应更加充分，为催化还原多氯代烷烃提供了有力的保障。
其反应机理为：
Fe0+RCl+H+＝Fe2++RH+Cl-
Fe0-2e-＝Fe2+
RCl+2e-+H+＝RH+Cl-
通过上述反应机理，将土壤中多氯代烷烃化合物污染物进行催化转化成无毒或无害或挥发性化合物。
本发明的有益效果在于：利用本发明提供的技术方案，解决了原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤，本发明的技术方案，其修复可以满足国标浸出法检测要求或者《展览馆用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)标准，本发明提供的固化剂配方，其原材料经济易得，效果显著，适于规模化修复多氯代烷烃化合物污染土壤工程。
具体实施方式
下面通过具体的实施例，对本发明做详细的描述：
实施例1
取污染浓度为100ppm的六六六(C6H6Cl6)污染土壤1000g，根据《展览馆用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)标准，六六六在土壤中残留标准为：1ppm。
在实际修复过程中，固化剂配方中每个物质的使用量如下：
(1)Fe0：23g，具体计算过程如下：
待催化还原的六六六的量为：
(100-1)ppm×1000g＝99mg，摩尔数为：0.34mmol；
依据催化转化机理，理论需消耗的Fe0当量数为：
0.34×6＝2.04mmol；
为保证催化还原的效果，加入Fe0的量为：
200×2.04mmol×56g/mol＝23g。
(2)Na2SO5与K2SO5：0.115g；
(3)氧化钙：50g；
(4)固化剂载体(水泥+活性炭)：500g；
用0.01mol/l的硫酸溶液调节pH＝4，土壤含水率为50％，向该体系中加入23g的Fe0，0.115g的Na2SO5与K2SO5混合引发剂，为保证六六六污染土壤在Na2SO5与K2SO5混合引发剂与Fe0的作用下，能够充分的催化还原，将六六六污染土壤进行混翻，拌匀，压实，当催化还原的效果达到80％以上时，向土壤中加入450gPortland水泥、50g活性炭和50g氧化钙，充分拌匀，于模中成型，风干。
将上述步骤中催化还原后的六六六污染土壤进行检测分析：将硬化后的固化体，按照国际浸出法规则浸泡于硝酸/硫酸混合液中24h，得到固化体的浸出液进行六六六污染土壤含量分析，经检测六六六浓度仅为0.35ppm。
六六六污染土壤催化还原-固化机理为：
Figure GDA0000113039570000041
实施例2：
取污染浓度为100ppm的1，2-二氯乙烷污染土壤1000g，根据《展览馆用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)标准，1，2-二氯乙烷在土壤中残留标准为：24ppm。
在实际修复过程中，固化剂配方中每个物质的使用量如下：
(1)Fe0：8.5g，具体计算过程如下：
待催化还原的1，2-二氯乙烷的量为：
(100-24)ppm*×1000g＝76mg，摩尔数为：0.76mmol；
依据催化转化机理，理论需消耗的Fe0当量数为：
0.76×2＝1.52mmol；
由于标准要求不是太苛刻，加入Fe0的量为：100×1.52mmol×56g/mol＝8.5g；
(2)Na2SO5与K2SO5：0.008g；
(3)氧化钙：60g；
(4)固化剂载体(水泥+活性炭)：300g；
用0.05mol/l的硫酸溶液调节pH＝4，土壤含水率为50％，向该体系中加入8.5g的Fe0，0.008g的Na2SO5与K2SO5混合引发剂，为保证1，2-二氯乙烷污染土壤在Na2SO5与K2SO5混合引发剂与Fe0的作用下，能够充分的催化还原，将1，2-二氯乙烷污染土壤进行混翻，拌匀，压实，当催化还原的效果达到70％以上后，向土壤中加入250gPortland水泥、50g活性炭和60g氧化钙，充分拌匀，于模中成型，风干。
将上述步骤中催化还原后的1，2-二氯乙烷污染土壤进行检测分析：
将硬化后的固化体，按照国际浸出法规则浸泡于硝酸/硫酸混合液中24h，得到固化体的浸出液进行1，2-二氯乙烷污染土壤含量分析，经检测1，2-二氯乙烷浓度仅为2ppm。
1，2-二氯乙烷在Fe0作用下被催化还原机理为：
Fe0-2e-＝Fe2+
C2H4Cl2+2e-+2H+＝C2H6+2Cl-

Claims (7)

1.一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：包括Fe0、酸度调节剂、引发剂、添加剂和固化剂载体；
所述的酸度调节剂选用：浓度为0.01～0.1mol/L的硫酸溶液；
所述的引发剂选用：Na2SO5、K2SO5中的至少一种；
所述的添加剂选用：氧化钙；
所述的固化剂载体选用：Portland水泥和活性炭混合物。
2.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的Fe0，其所需的量为待修复土壤中氯代烷烃有机污染物氯离子含量的10～200倍。
3.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的酸度调节剂，其所需的量为控制待修复土壤pH值在3.5～4.5范围内，土壤含水率在50～75%范围内。
4.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的引发剂，其所需的量为Fe0用量的0.05～0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的添加剂，其所需的量为待修复土壤总重量的5～30%。
6.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的固化剂载体，其所需的量为待修复土壤总重量的10～70%。
7.根据权利要求1所述的一种用于原位修复多氯代烷烃化合物污染土壤的固化剂，其特征在于：所述的Fe0，其所需的量为待修复土壤中氯代烷烃有机污染物氯离子含量的100～200倍。
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