CN104129840A - 一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 - Google Patents
一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104129840A CN104129840A CN201410396160.2A CN201410396160A CN104129840A CN 104129840 A CN104129840 A CN 104129840A CN 201410396160 A CN201410396160 A CN 201410396160A CN 104129840 A CN104129840 A CN 104129840A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chlorobenzene
- underground water
- sodium persulfate
- nano solid
- corrosive alkali
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其具体步骤为：向被氯苯污染的地下水中投加纳米固体超强碱活化剂和过硫酸钠进行氧化反应，实现氯苯污染地下水的修复治理。本发明制成的纳米级固体超强碱可以使含水层介质快速有效并且均匀地达到强碱性环境，不仅可以持续维持该碱性活化条件，而且通过碱活化的过硫酸钠能够产生氧化活性很强的硫酸根自由基(SO4 -)和羟基自由基(OH)，对地下水中的氯苯起到显著的氧化处理效果，并且氧化产物对地下水无二次污染。本发明中的纳米固体超强碱活化剂不仅原料成本低廉、环境友好，而且制作过程简便。
Description
技术领域
本发明属于地下水污染修复治理领域的原位化学氧化技术领域，具体而言，本发明涉及一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法。
背景技术
地下水是重要的淡水资源，全国61％的城市将地下水作为饮用水源。近年来，由于工业发展等人为因素，导致一些地区的地下水质量已经严重恶化。氯苯(C6H5Cl)作为最简单的氯代芳烃是重要的化工原料和有机溶剂，广泛应用于化工、印刷等行业。由于操作失误导致的泄露及废液的不恰当处理，使氯苯成为最普遍的地下水有机物之一。而且，氯苯对人体的神经系统和肝、肺等内脏器官有毒害作用，因此，针对地下水中氯苯的有效的修复治理技术十分重要。
原位化学氧化技术指的是通过合适的运送方式将高级氧化剂输送到地下水污染物所在的区域(污染源或者污染羽)，通过氧化作用将污染物转化为低毒或者无毒物质，从而达到修复的目的。此技术最大的优点就是可以用相对较少的成本达到快速修复的目的。目前用于原位化学氧化的高级氧化剂主要有芬顿(Fenton)试剂、过硫酸钠、高锰酸盐和臭氧。因为氯苯的分子结构稳定，一般的氧化剂并不能达到该要求。Fenton试剂的氧化性强，但是由于羟基自由基的半衰期较短，在地下水中的影响范围太小，且在处理过程中的放热及产生的气体对操作的安全性是极大的考验。过硫酸钠是近几年发展起来的新型高级氧化剂，由于其氧化性强、稳定性好、影响半径广、适用于多种注射方式等，所以本发明选择过硫酸钠作为地下水氯代烃污染修复的氧化剂。
过硫酸钠可以经过过渡金属、热、紫外光等变成活化的过硫酸钠，从而形成硫酸根自由基(SO4 -)甚至羟基自由基(OH)，氧化性大大加强。常用的活化方式中，热活化是最简单的方法，但加热地下需要较贵的特定的设备和排放控制；铁活化效率不如热活化；碱活化是目前被广泛看好的活化方法，通常用片碱(氢氧化钠)做为活化剂，如block等报道了用氢氧化钾活化过硫酸盐降解有机污染物(Block，Philip A.，Richard A.Brown，and David Robinson，Novelactivation technologies for sodium persulfate in situ chemical oxidation.Proceedingsof the Fourth International Conference on the remediation of chlorinated andrecalcitrant compounds.2004)。但片状碱块颗粒较大，很难与地下水含水层介质混合均匀，再加上含水层介质有较强的酸碱缓冲能力，所以片碱很难使含水层介质均匀地达到强碱性环境。
固体超强碱是指碱强度(哈莫特函数H0)大于26的碱性物质，也可认为是强度比中性物质(H0＝7)高出19个单位的碱性物质，由于其具有多种优异的性能而得到了广泛的研究。如公开号为CN103212398A的发明专利公开了一种固体超强碱催化剂的制备与应用，用硝酸镁、硝酸铝和碱制备了固体超强碱应用于Knoevenagel缩合反应，取得了好的效果。但是固体超强碱活化过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法还鲜有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法。本发明研制的纳米固体超强碱活化剂，可以有效解决片碱作为活化剂的弊端，利用其粒径优势，使含水层介质快速有效并且均匀地达到强碱性环境，为发挥过硫酸钠的强氧化能力创造必要条件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法,其具体步骤为：向被氯苯污染的地下水中投加纳米固体超强碱活化剂和过硫酸钠进行氧化反应，实现氯苯污染地下水的修复治理。
作为进一步的改进，所述的纳米固体超强碱活化剂为粒径在50-100nm之间的颗粒。
作为进一步的改进，所述的制备纳米固体超强碱活化剂所用原料为：十二烷基苯磺酸钠、硝酸镁、硝酸钙和氢氧化钠。
作为进一步的改进，所述的纳米固体超强碱活化剂的制备方法为：
(1)取十二烷基苯磺酸钠溶于蒸馏水中，获得质量百分比为1-8％的表面活性剂溶液；
(2)称取摩尔比为1:1～5:1的硝酸镁和硝酸钙溶于步骤(1)所制得的表面活性剂溶液中，得溶液a；
(3)将溶液a与质量分数为1％氢氧化钠水溶液混合均匀，并将pH保持在10-14，持续搅拌2-4小时；
(4)将步骤(3)中的反应液静置老化4小时后，置入反应釜中于150-250℃下烘培12-48小时后离心、水洗；
(5)将步骤(4)中所得物用乙醇洗3-5遍，干燥后置于马弗炉中，在N2氛围下于650℃煅烧2h，即得。
作为进一步的改进，所述的步骤(2)所述的溶液中硝酸镁浓度为0.01-0.5mol/L，硝酸钙的浓度为0.01-0.1mol/L。
作为进一步的改进，所述的投加的纳米固体超强碱活化剂与过硫酸钠的质量比为1∶2～1∶5。
作为进一步的改进，所述的加入的过硫酸钠与地下水中所含氯苯之间的质量比为1∶1～3∶1。
本发明制得的纳米固体超强碱活化剂和过硫酸钠投入氯苯污染的地下水中，通过纳米固体超强碱活化过硫酸钠，从而氧化降解氯苯，经过程监测发现，纳米固体超强碱活化剂能够有效活化过硫酸钠并为其提供长久的碱活化环境，进而能够持久有效地去除氯苯污染物。
与现有常规高级氧化剂相比，本发明的显著特点是：
(1)本发明制成的纳米级固体超强碱不仅可以使含水层介质快速有效并且均匀地达到强碱性环境，为活化过硫酸钠提供必要的条件，而且可以持续维持该碱性活化条件。
(2)通过碱活化的过硫酸钠产生氧化活性很强的硫酸根自由基(SO4 -)和羟基自由基(OH)，能够对地下水中的氯苯起到显著的氧化处理效果，并且氧化产物对地下水无二次污染。
(3)本发明中的纳米固体超强碱活化剂原料成本低廉且环境友好，制作过程简便。
具体实施方式
本发明一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，通过利用纳米固体超强碱粒径优势，使含水层介质快速有效并且均匀地达到强碱性环境将过硫酸钠活化，产生自由基(SO4 -)和羟基自由基(OH)，对地下水中的氯苯进行氧化处理而实现氯苯污染地下水的修复治理。其活化机理为：在碱的作用下S2O8 2-会先与溶液中的OH-反应生成HO2 -，生成的HO2 -与硫酸盐作用，使其分子中的-O-O-键断裂而产生SO4 -。其活化途径如下所示：
- 3OS-O-O-SO3 -+2H2O(OH-)→HO2 -+2SO4 2-+3H+
H-O-O-+- 3OS-O-O-SO3 -→·SO4 -+SO4 2-+H++·O2 -
2S2O8 2-+2H2O→3SO4 2-+·SO4 -+H++·O2 -
实施例1
称取0.5g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶于50mL蒸馏水，再称取0.118g硝酸钙(Ca(NO3)24H2O)和0.128g硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)溶于其中得到溶液a。将1％氢氧化钠(NaOH)水溶液逐滴滴加到溶液a中持续搅拌2h，再静置老化4h后置于150℃下在反应釜中烘培48h。反应结束后，冷却至室温，离心分离，所得沉淀经水洗至洗液呈中性后，用乙醇(C2H5OH)萃取洗涤，再置于110℃烘箱内干燥24h。然后取出干燥后的样品研磨，再置于马弗炉中，在N2氛围下650℃焙烧2h，即得纳米固体超强碱活化剂。
室温条件下，取制得的活化剂0.1g与0.2g过硫酸钠置于1000mL氯苯污染浓度为100mg/L的溶液中，搅拌均匀，放置24h后，氯苯浓度降为0.205mg/L，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中氯苯0.3mg/L的标准。
实施例2
称取2.5g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶于50mL蒸馏水，再称取0.59g硝酸钙(Ca(NO3)24H2O)和1.92g硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)溶于其中得到溶液a。将1％氢氧化钠(NaOH)水溶液逐滴滴加到溶液a中持续搅拌2h，再静置老化4h后置于后置于250℃下在反应釜中烘培24h。反应结束后，冷却至室温，离心分离，所得沉淀经水洗至洗液呈中性后，用乙醇(C2H5OH)萃取洗涤，再置于110℃烘箱内干燥24h。然后取出干燥后的样品研磨，再置于马弗炉中，在N2氛围下650℃焙烧2h，即得纳米固体超强碱活化剂。
室温条件下，取制得的活化剂0.6g与1.50g过硫酸钠置于1000mL氯苯污染浓度为500mg/L的溶液中，搅拌均匀，放置24h后，氯苯浓度降为0.253mg/L，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中氯苯0.3mg/L的标准。
实施例3
称取4g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶于50mL蒸馏水，再称取0.118g硝酸钙(Ca(NO3)24H2O)和6.41g硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)溶于其中得到溶液a。将1％氢氧化钠(NaOH)水溶液逐滴滴加到溶液a中持续搅拌4h，再静置老化8h后置于250℃下在反应釜中烘培12h。反应结束后，冷却至室温，离心分离，所得沉淀经水洗至洗液呈中性后，用乙醇(C2H5OH)萃取洗涤，再置于110℃烘箱内干燥24h。然后取出干燥后的样品研磨，再置于马弗炉中，在N2氛围下650℃焙烧2h，即得纳米固体超强碱活化剂。
室温条件下，取制得的活化剂0.06g与0.3g过硫酸钠置于1000mL氯苯污染浓度为300mg/L的溶液中，搅拌均匀，放置24h后，氯苯浓度降为0.272mg/L，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中氯苯0.3mg/L的标准。
Claims (7)
1.一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于，其具体步骤为：向被氯苯污染的地下水中投加纳米固体超强碱活化剂和过硫酸钠进行氧化反应，实现氯苯污染地下水的修复治理。
2.如权利要求1所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于，所述的纳米固体超强碱活化剂为粒径在50-100nm之间的颗粒。
3.如权利要求1所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于，所述的制备纳米固体超强碱活化剂所用原料为：十二烷基苯磺酸钠、硝酸镁、硝酸钙和氢氧化钠。
4.如权利要求1所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于所述的纳米固体超强碱活化剂的制备方法为：
(1)取十二烷基苯磺酸钠溶于蒸馏水中，获得质量百分比为1-8％的表面活性剂溶液；
(2)称取摩尔比为1:1～5:1的硝酸镁和硝酸钙溶于步骤(1)所制得的表面活性剂溶液中，得溶液a；
(3)将溶液a与质量分数为1％氢氧化钠水溶液混合均匀，并将pH保持在10-14，持续搅拌2-4小时；
(4)将步骤(3)中的反应液静置老化4-8小时后，置入反应釜中于150-250℃下烘培12-48小时后离心、水洗；
(5)将步骤(4)中所得物用乙醇洗3-5遍，干燥后置于马弗炉中，在N2氛围下于650℃煅烧2h，即得。
5.如权利要求4所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于步骤(2)所述的溶液中硝酸镁浓度为0.01-0.5mol/L，硝酸钙的浓度为0.01-0.1mol/L。
6.如权利要求1所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于投加的纳米固体超强碱活化剂与过硫酸钠的质量比为1∶2～1∶5。
7.如权利要求1所述的纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法，其特征在于加入的过硫酸钠与地下水中所含氯苯之间的质量比为1∶1～3∶1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410396160.2A CN104129840B (zh) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | 一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410396160.2A CN104129840B (zh) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | 一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104129840A true CN104129840A (zh) | 2014-11-05 |
| CN104129840B CN104129840B (zh) | 2016-08-31 |
Family
ID=51802757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410396160.2A Active CN104129840B (zh) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | 一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104129840B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109851028A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 同济大学 | 一种水中氯化物的去除方法 |
| CN111847821A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 天津绿缘环保工程股份有限公司 | 氯苯污染底泥修复方法 |
| CN116656373A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-08-29 | 亚泰电化有限公司 | 一种土壤治理用过硫酸钠制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172272B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-01-09 | The University Of Utah | Process for conversion of lignin to reformulated, partially oxygenated gasoline |
| CN102247827A (zh) * | 2011-05-04 | 2011-11-23 | 湖南大学 | 一种新型纳米固体超强碱催化剂及其制备与应用 |
| CN102824924A (zh) * | 2012-09-25 | 2012-12-19 | 南京工业大学 | 一种介孔固体强碱催化剂、制备方法及应用 |
-
2014
- 2014-08-12 CN CN201410396160.2A patent/CN104129840B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172272B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-01-09 | The University Of Utah | Process for conversion of lignin to reformulated, partially oxygenated gasoline |
| CN102247827A (zh) * | 2011-05-04 | 2011-11-23 | 湖南大学 | 一种新型纳米固体超强碱催化剂及其制备与应用 |
| CN102824924A (zh) * | 2012-09-25 | 2012-12-19 | 南京工业大学 | 一种介孔固体强碱催化剂、制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BLOCK,PHILIP A.等: "Novel Activation Technologies for Sodium Persulfate In Situ Chemical Oxidation", 《PROCEEDINGS OF THE FOURTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE REMEDIATION OF CHLORINATED AND RECALCITRANT COMPOUNDS》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109851028A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 同济大学 | 一种水中氯化物的去除方法 |
| CN109851028B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-28 | 同济大学 | 一种水中氯化物的去除方法 |
| CN111847821A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 天津绿缘环保工程股份有限公司 | 氯苯污染底泥修复方法 |
| CN116656373A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-08-29 | 亚泰电化有限公司 | 一种土壤治理用过硫酸钠制备方法 |
| CN116656373B (zh) * | 2023-05-09 | 2023-12-01 | 亚泰电化有限公司 | 一种土壤治理用过硫酸钠制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104129840B (zh) | 2016-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109292883B (zh) | 一种石墨化生物炭及其降解水体中有机污染物的方法 | |
| CN107298477B (zh) | 一种催化过硫酸盐降解废水中有机污染物的方法 | |
| CN106517485B (zh) | 可见光协同FeOCl催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法 | |
| CN103979664B (zh) | 一种oms-2活化过硫酸盐降解有机废水的方法 | |
| CN105688930B (zh) | 一种粉煤灰基臭氧氧化催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN107744811B (zh) | 一种臭氧降解水体cod的高效催化剂及其制备方法 | |
| CN105084511A (zh) | 一种锰钴复合氧化物活化过硫酸盐降解有机废水的方法 | |
| CN103030208A (zh) | 尖晶石铁氧体类催化剂的应用及用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法 | |
| CN102583692B (zh) | 非均相铜氧化物催化过硫酸盐处理水中有机污染物的方法 | |
| CN106517486B (zh) | 可见光协同FeOCl催化活化过二硫酸盐处理有机废水的方法 | |
| CN108786859A (zh) | 一种碳掺杂碘氧铋碘酸氧铋异质结构的制备方法 | |
| CN113929197B (zh) | 一种可见光辅助活化过一硫酸盐处理有机废水的方法 | |
| CN113877581A (zh) | 一种铁酸铜尖晶石材料及其制备方法与应用 | |
| CN104129840A (zh) | 一种纳米固体超强碱活化的过硫酸钠去除地下水中氯苯的方法 | |
| CN108079984A (zh) | 一种圆角立方体型羟基锡酸锌太阳光催化剂的制备方法 | |
| Guo et al. | Co, Fe co-doped g-C3N4 composites as peroxymonosulfate activators under visible light irradiation for levofloxacin degradation: Characterization, performance and synergy mechanism | |
| CN1325161C (zh) | 一种多相催化氧化处理含酚污水用催化剂及其制备方法 | |
| CN106587282B (zh) | 一种双功能多模板分子印迹型光电阳极材料及制备和应用 | |
| CN106630102B (zh) | Ce-OMS-2催化剂降解有机废水的应用及方法 | |
| Ni et al. | Efficient degradation of orange II by ZnMn 2 O 4 in a novel photo-chemical catalysis system | |
| Li et al. | Mn-Co/ɣ-Al2O3 coupled with peroxymonosulfate as efficient catalytic system for degradation of norfloxacin | |
| CN114768819A (zh) | 铁酸锰/生物炭复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103143368B (zh) | 一种处理化工有机废水催化剂及其制备方法 | |
| CN106513021B (zh) | 层状氢氧化物/BiOCl光催化材料及其制备方法 | |
| CN101947452B (zh) | Co/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Sun Jin Inventor after: Tang Xiaosheng Inventor after: Li Ling Inventor after: Xue Dan Inventor before: Sun Jin Inventor before: Tang Xiaosheng Inventor before: Hu Bo Inventor before: Li Ling Inventor before: Xue Dan |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: SUN JIN TANG XIAOSHENG HU BO LI LING XUE DAN TO: SUN JIN TANG XIAOSHENG LI LING XUE DAN |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 2188 No. 213022 Jiangsu province Zhonglou District of Changzhou City Avenue Applicant after: SUNTIME ENVIRONMENTAL REMEDIATION CO., LTD. Address before: 213022 Taihu road Jiangsu city Changzhou province Xinbei hi tech Zone No. 30 Applicant before: Jiangsu Suntime Environmental Remediation Co., Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 213000 2188 Longcheng Road, Zhong Lou District, Changzhou, Jiangsu Patentee after: Shanda Environmental Restoration Co., Ltd. Address before: 213022 No. 2188 Longcheng Avenue, Zhonglou District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUNTIME ENVIRONMENTAL REMEDIATION CO., LTD. |