CN104071886A - 自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法及其应用，该自激活型过硫酸盐氧化药剂由过硫酸盐、激活剂、粘合剂、分散剂组成，所述过硫酸盐和激活剂的摩尔比为0.5:1～5:1，以过硫酸盐和激活剂的混合物的质量为基准，所述粘合剂的加入量为基准的10%~15%，所述分散剂的加入量为基准的1%~5%。本发明通过将过硫酸盐与过氧化钙按一定配比混合并造粒成型后施用于污染水体和污染场地修复，达到药剂的自身激活，无需额外添加激活剂，从而克服了药剂混合不均匀的问题，极大地简化了施工操作，提高了处理效率。

Description

自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及污染水体及污染场地修复的氧化药剂领域，尤其涉及一种自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法及其应用。
背景技术
据工业年鉴统计，我国城市区域内的工业退役场地数量由2006年的6611个迅速增加到2008年的22488个，近年来仍然在不断增加。城市化进程的加快促进了原有土地功能转变，大量工业用地改为住宅或商业用地，然而这些工业企业遗留的污染场地存在的环境问题已成为土地再开发的障碍。其中，以氯代烃、苯和苯的同系物（BTEX）、多环芳烃（PAHs）、石油烃（TPHs）、甲基叔丁基醚（MTBE）以及多氯联苯（PCBs）等为代表的有机污染成为当下净化和修复此类场地的关注重点。此外，在地表水及工业废水处理中，这些污染物也广泛存在，此类有机物具有难于生物降解，长期接触对人体有致癌、致畸和致突变的三致作用。目前，国内和国际上较常用的是采用化学氧化的方法，将污染物氧化分解。其中，过硫酸盐的标准氧化还原电位为2.1 V，接近于臭氧（O3），大于高锰酸盐（MnO4 -）和过氧化氢（H2O2），是一种常见的广谱高效氧化剂。
然而，过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率低，对有机物的降解效果不明显。只有在热、光（紫外线/可见光）、过渡金属离子（Mn4+，Fe2+ ,Ag+、 Ce2+、Co2+）、OH-、H2O2等条件的激发下，过硫酸盐才能活化分解为更高氧化还原电位（2.6 V）的过硫酸根自由基（SO4 ·），从而快速降解大多数有机物，甚至将其彻底矿化。因此，采用过硫酸盐降解污染物时必须采取合适的激活方法。
在污染场地修复工程实践中，通常需要向饱和层土壤和地下水中先行加入激活剂后再加入过硫酸盐，以实现对污染物的去除。分批加入激活剂和氧化剂，一是操作较为复杂，操作时间过长，二是容易导致氧化剂和激活剂在先后投加时无法形成有效的混合，难以实现过硫酸盐的最佳激活条件，对于修复时间和修复效果都有较大影响。
过氧化钙能够与土壤中的水分缓慢反应，生成碱性的氢氧化钙，可以激活过硫酸盐。如果将过氧化钙和过硫酸盐固体药剂简单混合则存在混合不均、不易成型以及分散性差等缺点。为此，如果能够将过硫酸盐与过氧化钙按一定配比混合并造粒成型后施用于污染水体和污染场地修复，即可达到药剂的自身激活，无需额外添加激活剂，从而克服了药剂混合不均匀的现实问题，极大地简化了施工操作，提高了处理效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法及其应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，由过硫酸盐、激活剂、粘合剂、分散剂组成，所述过硫酸盐和激活剂的摩尔比为0.5:1～5:1，以过硫酸盐和激活剂的混合物的质量为基准，所述粘合剂的加入量为基准的10%~15%，所述分散剂的加入量为基准的1%~5%。
进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸钙中一种或多种按照任意配比混合后得到的混合物。
作为优选，所述过硫酸盐为过硫酸钠。
进一步地，所述激活剂为过氧化钙。
进一步地，所述粘合剂为预糊化淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种按照任意配比混合后得到的混合物。
进一步地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种或多种按照任意配比混合后得到的混合物。
所述自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法，该方法具体为：将过硫酸盐与激活剂混合均匀，然后加入粘合剂和分散剂，再加入去离子水将上述成分混合均匀后，制成直径为3~30 mm的颗粒，在温度为0~30℃，真空度为0.1 kPa以上的条件下干燥12小时，得到自激活型过硫酸盐氧化药剂；所述过硫酸盐和激活剂的摩尔比为0.5:1~5:1，以过硫酸盐和激活剂的混合物的质量为基准，所述粘合剂的加入量为基准的10%~15%，所述分散剂的加入量为基准的1%~5%，所述去离子水加入量为基准的5%~10%。
所述自激活型过硫酸盐氧化药剂的应用为：将自激活型过硫酸盐氧化药剂应用于处理受到氯代烃、BTEX、PAHs、TPHs、MTBE、PCBs等污染的水体、土壤。药剂的使用方法包括：（1）适用于直接将药剂投加到受污染土壤中，并根据含水率添加适量的水进行混合搅拌；（2）适用于将药剂溶解于水后形成溶液直接注入到地下水含水层；（3）适用于以填料形式填入到可渗透反应墙中净化地下水。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的制备方法具有工艺简单、操作管理安全、所用化学原料廉价易得等优点。
2、本发明利用化学方法将过硫酸盐与激活剂结合在一起，起到在地下水或地表水体等潮湿环境中的自激活作用。此外，通过调节和控制药剂的颗粒尺寸可以将本发明成果应用于不同的修复场合。
3、与单纯的将过硫酸盐投放加土壤的应用方式相比，相同污染源在采用本发明提供的药剂处理后，去除效果更好。本发明避免了在场地修复中先后投加过硫酸盐和激活剂时发生的混合不均等问题，提高了修复效率。
4、与单纯的将过硫酸盐投加到地下水中的应用方式相比，本发明在颗粒尺度较小的时候具有良好的溶解性，同时能保证地下水中污染物与药剂充分接触，并得到降解。
附图说明
图1是本发明实施例1和实施例2对某污染场地地下水中1,2-二氯乙烷、甲苯和邻甲苯胺处理前后浓度对比图。
图2是本发明实施例1、实施例2和氢氧化钠激活的过硫酸钠溶液对1,2-二氯乙烷，甲苯和邻甲苯胺的去除率对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
将595 g过硫酸钠与180 g过氧化钙混合均匀，同时加入24 g十六烷基磺酸钠作为分散剂，80 g的羟丙基甲基纤维素作为粘接剂。将混合后的药粉搅拌均匀后，加入77.5 g去离子水，混匀，制成直径为3 mm的颗粒，在温度为30℃，真空度为0.1 kPa的条件下干燥12小时。
实施例2
将595 g过硫酸钠与180 g过氧化钙混合均匀，同时加入24 g十六烷基磺酸钠作为分散剂，100 g的预糊化淀粉作为粘接剂。将混合后的药粉搅拌均匀后，加入77.5 g去离子水，混匀，制成直径为30 mm的颗粒，在20℃、真空度为0.1 kPa下干燥12小时。
实施例3
将135 g过硫酸钾与72 g过氧化钙混合均匀，同时加入2.07 g十二烷基苯磺酸钠作为分散剂，31 g的甲基纤维素作为粘接剂。将混合后的药粉搅拌均匀后，加入10.35 g水，混匀，制成直径为20 mm的颗粒，在0℃，真空度为0.1 kPa的条件下干燥12小时。
实施例4
将337.5 g过硫酸钾与36 g过氧化钙混合均匀，同时加入18.8 g直链烷基苯磺酸钠作为分散剂，37.4g的乙基纤维素作为粘接剂。将混合后的药粉搅拌均匀后，加入30 g水，混匀，制成直径为3 mm的颗粒，在30℃，真空度为0.1 kPa的条件下干燥12小时。
实施例5
实地抽取某工业污染场地上的地下水，分别将按照实施例1和实施例2方法制备的自激活型过硫酸盐氧化药剂按照20 g/L的投加量投加到地下水中，静置一段时间待反应完成后取上清液采用GC-MS方法测定其中污染物浓度。分析结果见图1和2所示。由图1和2可知，本发明制备的自激活型过硫酸盐氧化药剂相比于传统的氢氧化钠激活的过硫酸钠溶液有更好的处理效果。

Claims (8)

1.一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于，它由过硫酸盐、激活剂、粘合剂、分散剂组成，所述过硫酸盐和激活剂的摩尔比约为0.5:1～5:1，以过硫酸盐和激活剂的混合物的质量为基准，所述粘合剂的加入量为基准的10%~15%，所述分散剂的加入量为基准的1%~5%。
2.根据权利要求1所述的一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于：所述过硫酸盐可以是过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸钙中一种或多种按照任意配比混合后得到的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于：所述过硫酸盐为过硫酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于：所述激活剂为过氧化钙。
5.根据权利要求1所述的一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于：所述粘合剂为预糊化淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种按照任意配比混合后得到的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种自激活型过硫酸盐氧化药剂，其特征在于：所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种或多种按照任意配比混合后得到的混合物。
7.一种权利要求1所述自激活型过硫酸盐氧化药剂的制备方法，其特征在于，该方法具体为：将过硫酸盐与激活剂混合均匀，然后加入粘合剂和分散剂，再加入去离子水将上述成分混合均匀后，制成直径为3~30 mm的颗粒，在温度为0~30℃，真空度为0.1 kPa以上的条件下干燥12小时，得到自激活型过硫酸盐氧化药剂；所述过硫酸盐和激活剂的摩尔比为0.5:1~5:1，以过硫酸盐和激活剂的混合物的质量为基准，所述粘合剂的加入量为基准的10%~15%，所述分散剂的加入量为基准的1%~5%，所述去离子水加入量为基准的5%~10%。
8.一种权利要求1所述的自激活型过硫酸盐氧化药剂的用途，其特征在于，该用途具体为：将自激活型过硫酸盐氧化药剂应用于处理受到氯代烃、BTEX、PAHs、TPHs、MTBE、PCBs污染的水体、土壤。
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