CN106583441A - 一种超声强化高铁酸钾/过氧化氢修复有机氯污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机污染土壤修复工程技术领域，公开了一种利用超声强化高铁酸钾和过氧化氢联合修复有机氯农药污染土壤的方法。该方法通过将有机氯农药污染土壤配制成泥浆态土壤混合溶液，调节液固比和pH值，投加一定量的表面活性剂、高铁酸钾和和过氧化氢，经过一定时间的超声处理和静置，土壤有机氯农药降解率可以达到75％以上。本发明具有以下优点：工艺条件简单、操作要求低以及处理效率高等。可适用于有机氯污染场地修复。

Description

一种超声强化高铁酸钾/过氧化氢修复有机氯污染土壤的 方法

技术领域

本发明属于污染场地修复技术领域，具体涉及一种利用超声强化高铁酸钾修复有机氯污染土壤的方法。

背景技术

随着我国“退二进三”产业政策和《斯德哥尔摩公约》的实施，近年来大批的有机氯农药生产企业被关闭，遗留下来的污染场地达1200个之多，且很多污染场地土壤中的有机氯农药具有浓度高、分布深等特征。由于六六六、滴滴涕等有机氯农药普遍具有毒性强、难降解、易富集的特点，在自然条件下很难衰减，半衰期长达几十年，如未能进行妥善处理，必将给生态环境和人体健康带来潜在的危害，必须经过妥善治理与修复后才能重新投入开发利用。

目前有机污染土壤修复技术主要有焚烧、回转窑共处置、蒸汽浸提、热脱附、生物修复、化学淋洗和化学氧化还原等。但焚烧和回转窑共处置能耗高，且通常需要长距离转运，二次污染问题比较突出。蒸汽浸提和热脱附成本虽然比焚烧和回转窑低，但有机氯农药的挥发性通常较差，蒸汽浸提效果不佳，热脱附则需要高能耗并解决尾气处理和二次污染等问题，且对于中低浓度有机氯农药污染的土壤，其在技术经济上并无优势。生物修复有机氯农药污染土壤周期较长，污染物去除量有限，难于满足城市土地开发对场地快速修复的要求。原位化学淋洗容易扩大污染区域，异位化学淋洗则需要对淋洗液进行后处理。化学氧化法因对有机污染物包括有机氯农药具有快速的降解能力而得到广泛的应用。

环境技术领域中常用的氧化剂包括芬顿试剂、臭氧、高锰酸钾、过碳酸盐、高铁酸钾等。其中高铁酸钾氧化是近年来一种受到广泛关注的高级氧化技术，高锰酸盐在较广泛的pH范围内均具有极强的氧化性，它溶于水后容易分解，经过Fe(Ⅴ)和Fe(Ⅳ)的中间氧化态还原为无毒性的Fe(Ⅲ)，对环境不会造成二次污染，是一种环境友好氧化剂。Fe(Ⅲ)在中碱性条件下容易形成氢氧化铁絮体，对水环境中的有机污染物具有较好的絮凝作用。目前已有研究采用高铁酸钾来进行工业废水处理或污染地下水修复，但未见用于污染土壤的修复的报道。

然而，采用高铁酸钾修复有机氯农药污染土壤时必须克服以下两个问题：第一，由于有机氯农药在土壤中容易吸附于土壤有机质上，主要以吸附态形式存在，可能使得高铁酸钾在土壤中与有机氯农药的接触效果不佳；第二，由于土壤中有机质含量较高，高铁酸钾在土壤环境中如果不能与有机氯农药充分接触，可能首先被土壤有机质大量消耗从而造成高铁酸钾的无效浪费从而增加修复成本。

因此，采用高铁酸钾修复有机氯农药污染土壤的关键是提高有机氯农药与高铁酸钾的接触效率，减少高铁酸钾与土壤有机质的氧化还原反应，从而控制高铁酸钾的浪费现象。可以考虑采用超声技术来促进土壤中有机氯污染物的解吸，使其从吸附态转变为游离态，同时加入表面活性剂促进有机氯农药在土壤液相中的增溶，从而改善高铁酸钾与有机氯农药的接触效果，为高铁酸钾优先氧化降解有机氯农药创造有利条件，从而实现对有机氯农药土壤的快速高效修复。此外，高铁酸钾分解后产生的Fe(Ⅲ)通常为纳米级铁泥，如果往土壤中加入过氧化氢，可以组成类芬顿试剂进一步加强对有机氯农药的降解效果。

经过申请人多年研究，本发明公开了一种采用超声强化高铁酸钾/过氧化氢修复有机氯农药污染土壤的方法，可以实现对滴滴涕、六六六等典型有机氯农药污染土壤的快速高效修复。

发明内容

本发明提供了一种利用超声技术强化高铁酸钾/过氧化氢修复有机氯污染土壤的方法，解决了有机氯污染土壤高级氧化修复中氧化剂大量无效损失的问题。该方法具有工艺条件简单、降解效果较好、速度快且无二次污染等优势，可广泛应用于滴滴涕、六六六等有机氯农药污染土壤的修复。

具体的操作方案如下：将土壤与水混合为泥浆态土壤混合溶液，向土壤混合液中投加一定量的表面活性剂、高铁酸钾和过氧化氢，放置于超声清洗器中处理一段时间，再静置一段时间，土壤中有机氯农药的降解率可达到75％以上。

所述土壤中的有机氯农药含量大于5mg/kg。

所述的土壤混合溶液的液固比范围为2:1～10:1，pH值为2～5。

所述的柠檬酸投加量通常为土壤质量的0.05％～0.2％。

所述的表面活性剂需与高铁酸钾具有较好的兼容性且无二次污染风险，可以采用吐温、曲拉通和皂角素等可生物降解的表面活性剂，投加量为土壤质量的0.5％～5％。

所述的高铁酸钾和过氧化氢投加量为土壤质量的0.5％～2％。

所述的超声功率为240～600W。

所述的超声处理时间为20～60m。

所述的静置处理时间为6～24h。

本反应体系中，表面活性剂的作用促进有机氯农药在土壤液相中的增溶。超声的作用是通过空化效应促进土壤有机氯农药从土壤有机质上解吸，或从破碎的微生物细胞中脱离出来，使之从吸附态转变为游离态，大量转入含有表面活性剂的土壤溶液中，从而提高有机氯农药与高铁酸钾的接触效果，为高铁酸钾降解有机氯农药创造有利条件。高铁酸钾的作用是对溶于表面活性剂溶液中的有机氯农药进行氧化降解。柠檬酸的作用是使保持土壤保持一定的酸性，同时可以络合高铁酸钾分解产生的Fe(Ⅲ)使之不沉淀于土壤中并与过氧化氢组成类芬顿体系。

具体实施方式

以下将结合实例对本发明作进一步阐述，但本发明应用并不限于此。

实例1和实例2中利用本方法对土壤中六六六进行处理。其中，土壤中残留的六六六通过超声提取法，利用岛津气相色谱仪对其进行定量检测。

实例1：

配制α-六六六含量为50mg/kg的风干土壤10g置于锥形瓶中，加入去离子水40mL，摇匀制在泥浆态土壤混合溶液，使土壤混合溶液的液固质量比为4:1，向混合液中投加0.2g的吐温80，再先后投加0.05g的柠檬酸、0.1g高铁酸钾和0.05g的过氧化氢。将含有泥浆态土壤混合液的锥形瓶放入超声清洗器中，超声功率设置为240W，超声处理30分钟取出，静置24小时，土壤中α-六六六的降解率达到了75％以上。

实例2：

配制滴滴涕含量为50mg/kg的风干土壤10g置于锥形瓶中，加入去离子水50mL，摇匀制在泥浆态土壤混合溶液，使土壤混合溶液的液固质量比为5:1，向混合液中投加0.2g的曲拉通100，再先后投加0.05g的柠檬酸、0.15g高铁酸钾和0.15g的过氧化氢。将含有泥浆态土壤混合液的锥形瓶放入超声清洗器中，超声功率设置为480W，超声处理30m取出，静置24h，土壤中滴滴涕的降解率达到了80％以上。

Claims (6)

1.一种超声强化高铁酸钾/过氧化氢修复有机氯农药污染土壤的方法，其特征包括以下步骤：把有机氯农药污染土壤制成泥浆态土壤混合溶液，调节液固比和pH值，投加一定量的表面活性剂、高铁酸钾和过氧化氢，经超声处理和静置后，土壤中的有机氯农药降解率可以达到75％以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤中有机氯农药的含量大于5mg/kg。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，泥浆态土壤混合溶液的液固比为2:1～10:1，pH值为2～5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高铁酸钾和过氧化氢投加量为土壤质量的0.5％～2％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微波功率为100～750W。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超声处理时间为20～60m，静置时间为6～24h。