CN103934265A - 一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法，将多溴联苯醚污染土壤加入双子/传统混合表面活性剂，并进行微波辐照。表面活性剂使疏水性有机污染物容易溶解，微波辐照技术可使其中的污染物得以富集、固定或破坏，从而达到治理土壤中污染物的目地。本发明简单高效、易于控制，无二次污染，且能够选择性降解目标污染物而对表面活性剂影响甚微，为表面活性剂溶液的重复利用提供了必要的前提条件。

Description

一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法

技术领域

本发明属于环境保护的卤代芳烃有机污染物处理技术领域，涉及一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法。

背景技术

多溴联苯醚（PBDEs）是一类重要的溴代阻燃剂，被广泛应用于塑料、纺织品、电子电器及防火材料中。PBDEs具有疏水性、持久性和生物富集性，易于在颗粒物和土壤中吸附，并可在环境中长距离迁移。PBDEs可以通过挥发、渗出等方式扩散，并最终进入土壤中。最近的研究证实，这类有毒溴化物会干扰甲状腺激素，妨碍人类和动物脑部与中枢神经系统的正常发育，其健康危害日益成为全球性的环境污染问题。

尽管随着政府的环境保护力度和人民环保意识的日益加强，PBDEs的生产和使用将受到越来越严格的控制，甚至禁止，但PBDEs在环境中的存在将是一个长期的问题。近年来国内外针对环境中PBDEs的控制与处理已经开展了许多了研究，目前的处理研究基本都是脱溴研究，将高溴代联苯醚脱溴生成低溴代同系物，主要集中在光降解和生物处理上。如公开的专利“一种十溴联苯醚污染土壤的修复方法”（CN 101733272A），将多孔菌菌片与被十溴联苯醚污染的土壤在室温下均匀混合，利用多孔菌对十溴联苯醚进行降解，该方法虽然环境友好程度高，处理机理和手段生态自然，但PBDEs水溶解度小、常被土壤强烈吸附，生物可利用性很低，这大大限制了微生物对PBDEs的降解，且PBDEs对微生物具有毒性和抑制作用，单独依靠生物法降解很难达到较好的处理效果。公开的专利“一种表面活性剂增溶结合UV技术降解多溴联苯醚的方法”（CN 101461989A），用紫外作为光源将增加成本，不适于工程应用，且光解过程会生成多溴二苯并二噁英（PBDDs）及多溴二苯并呋（PBDFs），造成二次污染。因此，寻找一种适用范围广，快捷有效，经济可行操作灵活的治理方法势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种简单高效、易于控制、成本低的PBDEs污染土壤的修复方法，使PBDEs污染土壤得到高效快速的修复。

    为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法，包括以下步骤：

（1）    将多溴联苯醚污染土壤破碎至小于2cm，土壤筑堆进行处理，土堆高度不高于0.3m，下面铺塑料薄膜以防渗漏，加入污染土壤质量8%～10%的表面活性剂，混合均匀，所述表面活性剂为双子表面活性剂与非离子表面活性剂的混合物，质量比7：3；

（2）    在混合有表面活性剂的污染土壤中加入水，并调整土壤体系的pH值为8～9，搅拌，浸泡1～2d，其中所述加入的水与污染土壤的质量比为1：1～2：1；

（3）    开启微波发生器，辐照强度为4.17～5.83 W/g、辐照时间为20～30 min，对溶解在表面活性剂溶液中的PBDEs污染土壤于常温常压下进行微波辐照。

所述双子表面活性剂为十八烷基二甲基溴化铵、十六烷基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基溴化铵、十八烷基聚氧乙烯基溴化铵、十六烷基聚氧乙烯基溴化铵或十二烷基聚氧乙烯基溴化铵中的一种。

所述非离子表面活性剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、聚乙二醇对异辛基苯基醚或十二烷基聚乙二醇醚中的一种。

表面活性剂由极性的亲水基和非极性的亲油基两部分构成，因此表面活性剂分子具有一部分可溶于水，而另一部分易自水中逃逸的双重性，根据极性相似相引、极性相异相斥原理，表面活性剂亲水基与水相引而溶于水，亲油基与水相斥而离开水，使表面活性剂吸附在两相界面上，降低两相间的界面张力，从而使疏水性有机污染物（HOCs）容易溶解。微波辐照技术具有快速、高效和环境友好等特点，可直接作用于介质分子的内部。采用微博辐照技术对污染土壤进行加热，可使其中的污染物得以富集、固定或破坏，从而达到治理土壤中污染物的目地。本方法适用于工程应用。

本发明具有如下优点：

（1）新型双子表面活性剂与传统非离子表面活性剂的混合物是针对多溴联苯醚污染土壤选择出来的，同时解决了传统表面活性剂增溶能力差和双子表面活性剂使用成本高的问题，最大程度的提高了PBDEs在表面活性剂胶束溶液中的溶解度，促进土壤吸附态的PBDEs向水溶液中释放。

（2）通过微波辐照的方式降解PBDEs，简单高效、易于控制，无二次污染，且能够选择性降解目标污染物而对表面活性剂影响甚微，为表面活性剂溶液的重复利用提供了必要的前提条件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，其中部分制备条件仅是作为典型情况的说明，并非对本发明的限定。

实施例1

选用4，4’-二溴联苯醚（BDE-15）为研究对象，将500 mg BDE-15标准样品溶于100 mL 正己烷溶液中，加入1.5L水，混匀，再加入2500 g高岭土，密封浸泡两周，以制备BDE-15污染模拟土样。两周后将制备的模拟土样在实验室条件下自然风干，制得的BDE-15污染模拟土样BDE-15含量为136.38 mg/kg。

将污染土壤研碎过60目筛，密封存于干燥器内待用。取120 g上述高岭土配制的模拟土壤于锥形瓶中，加入污染土壤质量10%十八烷基二甲基溴化铵与Ttiton X-100的混合物（质量比为7：3），在常温常压和避光条件下，将棕色锥形瓶至于水浴超声装置中进行增溶，超声的输出功率小于150W，频率小于 35kHZ，超声时间小于15分钟。将增溶过后的多溴联苯醚污染土壤装入石英瓶，放入微波试验仪中，在微波辐照强度为5.83W/g的条件下辐照20 min，对修复产生的实验尾气采用二级吸收剂或活性炭吸附柱进行处理。采用索氏提取法提取经微波辐照修复后土壤中残留的BDE-15，用浓硫酸净化处理后定容，用气象色谱法测定BDE-15的残留浓度，结果表明，土壤中BDE-15的去除率达到了89%。

实施例2

选用4，4’-二溴联苯醚（BDE-15）为研究对象，将500 mg BDE-15标准样品溶于100 mL 正己烷溶液中，加入1.5L水，混匀，再加入2500 g高岭土，密封浸泡两周，以制备BDE-15污染模拟土样。两周后将制备的模拟土样在实验室条件下自然风干，制得的BDE-15污染模拟土样BDE-15含量为136.38 mg/kg。

将污染土壤研碎过60目筛，土壤筑堆进行处理，土堆高度不高于0.3m，下面铺塑料薄膜以防渗漏，加入污染土壤质量10%的十六烷基二甲基溴化铵和十二烷基聚乙二醇醚的混合物（质量比为7：3）。

在混合有表面活性剂的污染土壤中加入水，并用1mol/L的NaOH溶液调整土壤体系的pH值为8～9，搅拌，浸泡2天，其中所述加入的水与污染土壤的质量比为1：1。

开启微波发生器，辐照强度为4.17W/g、辐照时间为30 min，对溶解在表面活性剂溶液中的污染土壤于常温常压下进行微波辐照。

采用索氏提取法提取经微波辐照修复后土壤中残留的BDE-15，用浓硫酸净化处理后定容，用气象色谱法测定BDE-15的残留浓度，结果表明，土壤中BDE-15的去除率达到了83%。

Claims (3)

1.一种表面活性剂增溶结合微波辐照技术修复多溴联苯醚污染土壤的方法，其特征在于包括以下步骤：

将多溴联苯醚污染土壤破碎至小于2cm，土壤筑堆进行处理，土堆高度不高于0.3m，下面铺塑料薄膜以防渗漏，加入污染土壤质量8%～10%的表面活性剂，混合均匀，所述表面活性剂为双子表面活性剂与非离子表面活性剂的混合物，质量比7：3；

在混合有表面活性剂的污染土壤中加入水，并调整土壤体系的pH值为8～9，搅拌，浸泡1～2d，其中所述加入的水与污染土壤的质量比为1：1～2：1；

开启微波发生器，辐照强度为4.17～5.83 W/g、辐照时间为20～30 min，对溶解在表面活性剂溶液中的PBDEs污染土壤于常温常压下进行微波辐照。

2.根据权利要求1所述的修复多溴联苯醚污染土壤的方法，其特征在于：所述双子表面活性剂为十八烷基二甲基溴化铵、十六烷基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基溴化铵、十八烷基聚氧乙烯基溴化铵、十六烷基聚氧乙烯基溴化铵或十二烷基聚氧乙烯基溴化铵中的一种。

3.根据权利要求1所述的修复多溴联苯醚污染土壤的方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、聚乙二醇对异辛基苯基醚或十二烷基聚乙二醇醚中的一种。