CN104399742B - 一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污染土壤修复领域，特别是一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法，包括以下步骤：(1)选取待修复的有机污染土壤，研磨粉碎，用10目的钢筛筛分；(2)加入强化剂粉末活性碳、草酸钠、EDTA二钠，混合均匀，养护土壤；(3)加入催化剂硫酸亚铁，混合均匀，养护土壤；(4)加入稀释后的工业双氧水，混合均匀，养护土壤。本发明的有益效果是：加入活性炭粉末，吸附有机物，增强有机物与双氧水反应几率；加入草酸钠，提供持续双氧水来源；加入硫酸亚铁，催化并增强双氧水的氧化能力，提高Fenton修复效果；加入EDTA二钠，通过螯合作用控制并保持Fe2+形态。通过以上强化措施，可以快速有效的修复污染土壤，使土壤中有机物含量达到国家环境质量标准。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法。
背景技术
随着现代工业的快速发展，难降解有机物的土壤污染问题越来越严重，不仅影响土壤的环境质量，还可能通过多种途径影响人体健康。
Fenton氧化因其选择性较小的强氧化能力、无二次污染等优点，已成为目前有机污染土壤修复中广泛应用的技术。但H2O2自身不稳定，且土壤中有机质、矿物质的存在会促进H2O2的无效分解，降低H2O2有效利用率，导致Fenton体系的修复效果不理想。
湖南大学陈雄在2012年硕士学位论文“粉末活性炭对Fenton反应氧化能力影响的研究”中通过在fenton反应中添加粉末活性炭提高了Fenton反应的氧化效率。康春莉等在吉林大学学报2006年第44期第4卷“模拟太阳光条件下草酸钠-Fenton试剂降解苯酚”一文指出在光照条件下，草酸根离子(C2O4 2-)能有效强化fenton试剂对苯酚的作用。姜雪等在2012年大连工业学报第31期第1卷“太阳光-EDTA-Fenton体系降解活性红2BF”中用太阳光-EDTA-Fenton对偶氮染料活性红2BF进行了光催化降解，结果表明，太阳光-EDTA-Fenton能够有效降解偶氮染料活性红2BF。但是，将粉末活性炭、草酸钠、EDTA二钠和Fenton试剂组合起来修复有机污染土壤中的研究还未见报道。
针对目前有机污染土壤Fenton氧化修复过程中存在的修复效率低等问题，本发明提供了一种简单易行、快速高效的强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法，解决难降解有机污染土壤修复过程中H2O2利用率低、Fenton体系修复效果差等问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实施。
一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法，其具体方案为：
(1)选取待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的尼龙筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入强化剂，机械搅拌混合均匀，养护土壤；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入催化剂，机械搅拌混合均匀，养护土壤；
(4)稀释工业双氧水；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，养护土壤；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果，直到修复效果满足要求。
所述的强化剂包含粉末活性炭、草酸钠、EDTA二钠。
活性炭能吸附有机物，可以将有机污染物浓缩聚集在活性炭附近，同时也利用活性炭能吸附金属离子的特点，将Fenton反应引导至活性炭表面附近发生。在活性炭附近发生的Fenton反应，生成的羟基自由基处于一个有机物浓度相对较高的环境。根据化学碰撞反应原理可知，在此环境下的羟基自由基与有机物发生反应的可能性被大大提高，从而能从整体上提高Fenton反应氧化有机物的效率。
草酸钠-Fenton体系的氧化机理：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH；
Fe3++3C2O4 2-→Fe(C2O4)3 3-；
Fe(C2O4)3 3-→Fe2++2C2O4 2-+C2O4 -·；
C2O4 -·+Fe(C2O4)3 3-→Fe2++3C2O4 2-+CO2；
C2O4 -·→CO2+CO2 -·；
C2O4 -·/CO2 -·+O2→CO2+O2 -·；
2O2 -·+2H+→H2O2+O2；
光解产生的Fe2+可迅速与H2O2反应生成·OH，提高了H2O2的利用率，且反应提供了持续的H2O2来源，提高Fenton反应氧化有机物的效率。
EDTA二钠络合Fe2+，形成更稳定的络合物，影响并控制Fe2+形态分布，增强Fe2+与H2O2反应；在光照条件下，EDTA二钠有较好的吸光性能，有的还会分解生成各种自由基，会大大地促进反应的进行。
所述的强化剂组分粉末活性炭、草酸钠、EDTA二钠的质量比为(0.2～0.4)：(0.5～1)：1。所述的强化剂、土壤质量比为(1～2)：100。所述步骤(2)中养护时间为(12～24)h。
所述的催化剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁提供Fe2+离子。所述的催化剂、土壤质量比为(0.5～1)：100。所述步骤(3)中养护时间为(12～24)h。
所述的稀释后的双氧水，工业双氧水与水体积比为1:2。所述稀释后的双氧水与土壤质量比为(1.5～3):100。所述的步骤(5)中养护时间为(3～5)天。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明可以有效吸附土壤深层有机物，保持催化剂Fe2+有效形态，提供持续H2O2来源，增强有机物与H2O2反应几率，强化Fenton氧化效果，解决了修复工程中H2O2利用率低、修复不彻底等问题，具有操作简单易行、快速、高效、不产生二次污染、处理效果好等优点。
具体实施方式
下面结合具体实例进一步说明。
实施例中的土壤来自江苏某有机物污染场地，污染物包括苯、乙苯、二甲苯、氯苯、1,2-二氯苯和1,2,3-三氯苯。污染土壤研磨后，通过10目的钢筛进行筛分。按照国标HJ350-2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》中附录C、D、E中列出的分析方法对污染土壤进行浓度测定，检测结果见表2。
实施例1
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理，土壤养护24h；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(3)取5g27.5％工业双氧水、10g水，搅拌混合均匀；
(4)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(3)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护5天；
(5)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例2
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入1.7g粉末活性炭，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(4)取5g27.5％工业双氧水、10g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护5天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例3
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入4.2g草酸钠，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(4)取5g27.5％工业双氧水、10g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护5天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例4
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入4.2gEDTA二钠，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(4)取5g27.5％工业双氧水、10g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护5天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例5
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入1.7g活性炭、4.2g草酸钠、4.2gEDTA二钠，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(4)取5g27.5％工业双氧水、10g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护5天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例6
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入0.6g活性炭、1.5g草酸钠、3.0gEDTA二钠，机械搅拌混合均匀，土壤养护12h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入2.5g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护12h；
(4)取2.5g27.5％工业双氧水、5g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护3天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例7
本发明具体实施步骤如下：
(1)选取500g待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入1.2g活性炭、2.9g草酸钠、3.6gEDTA二钠，机械搅拌混合均匀，土壤养护12h；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入3.8g硫酸亚铁，机械搅拌混合均匀，土壤养护24h；
(4)取3.8g27.5％工业双氧水、7.6g水，搅拌混合均匀；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，土壤养护3天；
(6)监测土壤中有机物的浓度，评价有机污染土壤的修复效果。
实施例1～7的有机污染土壤修复前后的检测数据及参照标准见表1。
表1有机污染土壤修复前后的检测数据及参照标准(单位：mg/kg)
上述实验结果表明，本发明所述工艺可以明显降低污染土壤中6种有机物的含量，实施例5-7中的6种污染物浓度均低于国家标准限值，所以本发明能快速、高效的降低污染土壤中的有机物的含量，可用于有机物污染土壤修复的示范推广。
Claims (1)
1.一种强化Fenton氧化修复有机污染土壤的方法，对有机污染土壤的修复包括以下具体步骤：
(1)选取待修复的有机污染土壤，研磨粉碎后用10目的钢筛进行筛分处理；
(2)向步骤(1)中得到的有机污染土壤中加入强化剂，机械搅拌混合均匀，养护土壤；
(3)向步骤(2)中得到的有机污染土壤中加入催化剂，机械搅拌混合均匀，养护土壤；
(4)稀释工业双氧水；
(5)向步骤(3)中得到的有机污染土壤中，均匀喷洒步骤(4)得到的溶液，机械搅拌混合均匀，养护土壤；所述步骤(2)中强化剂组分为粉末活性炭、草酸钠、EDTA二钠，质量比为(0.2～0.4)：(0.5～1)：1；所述的强化剂、土壤质量比为(1～2)：100，所述步骤(2)中养护时间为(12～24)h；所述的催化剂为硫酸亚铁，所述的催化剂、土壤质量比为(0.5～1)：100，所述步骤(3)中养护时间为(12～24)h；所述工业双氧水为27.5％的工业双氧水，27.5％的工业双氧水与水体积比为1:2；所述稀释后的双氧水与土壤质量比为(1.5～3):100，所述步骤(5)中养护时间为(3～5)天。
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