CN107350282A - 放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

一种放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法，首先将有机污染土壤置于介质阻挡放电等离子体反应器中；再将过硫酸盐溶液加入有机污染土壤中；将空气通过修复室的通气孔通入修复室中；打开反应器的高压电源，对有机污染土壤进行放电活化过硫酸盐协同修复处理；待过硫酸盐与放电等离子体及有机污染土壤充分反应，关闭高压电源，从修复室中取出修复后土壤。本发明将新兴高级氧化技术中的放电等离子体氧化与过硫酸盐氧化技术相结合，利用二者产生的强氧化性活性物质的协同作用，高效修复有机污染土壤，实现土壤中有机污染物特别是难降解有机污染物的降解和矿化，且该法具有修复时间短，修复效果好，不产生二次污染，操作简便等优点。

Description

放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法

技术领域

本发明属于环境保护领域，特别涉及到一种利用放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法。

背景技术

土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康。

过硫酸盐是一种强氧化剂，其本身的标准氧化还原电位较强(E₀＝2.01V)，接近于臭氧(E₀＝2.07V)能够氧化多种污染物。其在热、紫外光、超声波、碱液及各种过渡金属离子等的物化作用下，还可以转化为硫酸根自由基(SO₄ ^·)，它的氧化性要强于过硫酸盐及羟基自由基，可广泛氧化降解有机污染物。基于以上性质，过硫酸盐是一种相对理想的土壤修复氧化剂，但其不能简单投加使用，通常需要外界条件对其进行活化。对比文件(CN204353196U)已提及应用过硫酸盐对土壤中的有机物进行降解进行再生，但此法需加热对过硫酸盐进行活化，过程复杂，稳定性不高；对比文件(CN105174416A)提及采用负载型活性炭催化剂激活过硫酸盐的方法修复有机污染土壤，其体系中催化剂分散均匀性存在问题，直接影响修复效果；对比文件(CN104324937A)提及采用非均匀电动力-过硫酸盐联用修复土壤中的有机物污染，其工艺过程易使修复场地固化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修复过程简单、效果好且修复后的土壤不板结稳定性好的放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法。本发明主要是利用放电等离子活化过硫酸盐产生的硫酸根自由基以及放电等离子体自身产生的活性自由基，协同实现对含有有机污染物土壤的修复。

本发明的技术方案如下：

对有机污染土壤修复的放电等离子体反应器形式为介质阻挡放电形式；供电电源为高频交流电源。

所述方法在于如下步骤：

第一步，将有机污染土壤置于介质阻挡放电等离子体反应器(以下简称反应器)中；

第二步，将含有过硫酸盐的溶液均匀加入有机污染土壤中，通过改变过硫酸盐溶液浓度，使过硫酸盐与土壤中苯酚的摩尔比为20：1至1：1，该过硫酸盐为可溶于水的过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵；

第三步，将空气通过修复室的通气孔通入修复室中，气量为1L/min；

第四步，打开反应器的高压电源，频率设置为7kHz，电压为7kV，对有机污染土壤进行放电活化过硫酸盐协同修复处理；

第五步，处理120min后，待过硫酸盐与放电等离子体及有机污染土壤充分反应，协同修复处理结束后，关闭高压电源，从修复室中取出修复后土壤。

本发明的工作过程如下：

放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法，是将有机污染土壤置于放电等离子体反应器当中，然后将过硫酸盐均匀加入土壤中，与其充分接触，向反应器中的通入空气或是氧气等气体作为放电气源，通过高压电源对反应器施加高压，产生放电等离子体，利用放电产生的物理效应如：强电场、冲击波、紫外光及热等活化土壤中过硫酸盐，生成强氧化性的硫酸根自由基，同时放电等离子体自身也产生强氧化活性自由基如臭氧、羟基自由基及活性氧自由基等，两种方式产生的强氧化性活性物质共同并且均匀作用于有机污染土壤，产生协同作用，降解土壤中的有机污染物，实现有机污染土壤的修复。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明将新兴高级氧化技术中的放电等离子体氧化与过硫酸盐氧化技术相结合，利用二者产生的强氧化性活性物质的协同作用，高效修复有机污染土壤，实现土壤中有机污染物特别是难降解有机污染物的降解和矿化，且该法具有修复时间短，修复效果好，不产生二次污染，操作简便等优点。

附图说明

图1为介质阻挡放电反应器示意简图。

图2为加入20：1的过硫酸钾氧化、单独放电处理及放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤效果对比图。

图中：1空气泵；2转子流量计；3玻璃介质；4高压电极；5低压电极；6 修复室；7高频交流电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在图1所示介质阻挡放电反应器示意简图中，本示例所采用的介质阻挡放电系统为双介质阻挡放电形式，采用200mm×200mm×3mm的普通玻璃3作为介质，高压电极4与低压电极5为直径为100mm的不锈钢板，其高压电极与调频交流电源7相连，其低压电极接地。修复室6为方框形塑料材质，其外框尺寸为直径100mm高8mm；修复室固定于低压电极上；待处理土壤含苯酚1000 mg/kg，土壤含水率为2％；气泵1通过通气管连接至修复室中，在修复室与空气泵之间设有转子流量计2。在修复室入口对向开一同孔径小孔作为气体出口，该气体出口与导管相连使气体排出。

实施例1

制备苯酚浓度为1000mg/kg的有机污染土壤，并取有机污染土壤50g，平铺于反应器的修复室中；将126.59g/L的过硫酸钠溶液约20mL均匀加入已填满土壤的反应室中，此时过硫酸钠与土壤中苯酚的摩尔比为20：1；通过气泵通入空气作为放电反应器气源，调节转子流量计，保持通气流量为1L/min；打开调频交流电源，频率固定为7kHz，电压调节到7kV，放电处理120min；关闭电源，从反应器中去除修复后的土壤。

相同实验条件下，再进行两组对照实验，一组为只加入过硫酸钠而不进行放电处理，一组为不加入过硫酸钠只进行放电处理。三组实验后测定修复后土壤中的苯酚含量，结果表明：单独加入过硫酸钠不进行放电处理的苯酚降解率为13.5％，单独放电处理不加入过硫酸钠的苯酚降解率为56.8％，而放电活化过硫酸钠方法的苯酚降解率达到79.3％，放电等离子体活化过硫酸钠协同修复土壤效果明显。

实施例2

将苯酚浓度为1000mg/kg有机污染土壤50g，平铺于反应器的修复室中；将71.8g/L的过硫酸钾溶液20mL均匀加入已填满土壤的反应室中；此时过硫酸钾与土壤中苯酚的摩尔比为10：1；通过气泵通入空气作为放电反应器气源，调节转子流量计，保持通气流量为1L/min；打开调频交流电源，频率固定为7 kHz，电压调节到7kV，放电处理120min；关闭电源，从反应器中去除修复后的土壤；测定土壤中苯酚降解率为71.3％。

实施例3

将苯酚浓度为1000mg/kg有机污染土壤50g，平铺于反应器的修复室中；将6.06 g/L的过硫酸铵溶液20mL均匀加入已填满土壤的反应室中；此时过硫酸铵与土壤中苯酚的摩尔比为1：1；通过气泵通入空气作为放电反应器气源，调节转子流量计，保持通气流量为1L/min；打开调频交流电源，频率固定为7kHz，电压调节到7kV，放电处理120min；关闭电源，从反应器中去除修复后的土壤；测定土壤中苯酚降解率为68.1％。

Claims (1)

1.一种放电等离子体活化过硫酸盐协同修复有机污染土壤的方法，其特征在于：

第一步，将有机污染土壤置于介质阻挡放电等离子体反应器(以下简称反应器)中；

第二步，将含有过硫酸盐的溶液均匀加入有机污染土壤中，通过改变过硫酸盐溶液浓度，使过硫酸盐与土壤中苯酚的摩尔比为20：1至1：1，该过硫酸盐为可溶于水的过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵；

第三步，将空气通过修复室的通气孔通入修复室中，气量为1L/min；

第四步，打开反应器的高压电源，频率设置为7kHz，电压为7kV，对有机污染土壤进行放电活化过硫酸盐协同修复处理；

第五步，处理120min后，待过硫酸盐与放电等离子体及有机污染土壤充分反应，协同修复处理结束后，关闭高压电源，从修复室中取出修复后土壤。