CN108064191A - 使用改进活化剂修复污染土壤和水 - Google Patents

Abstract

本文主要描述了使用改进的活化剂修复污染介质(比如土壤或地下水)的方法。其中污染物包括石油类有机污染物、轻质非水相流体(NAPLs)，重质非水相流体(DNAPLs)，持续性有机污染物(环丁砜)，氯代有机化合物，挥发性有机物化合物。将改进的活化剂混合入污染介质后进行热修复。改进的活化剂在高温下引发放热反应，从而以发一系列原位化学反应，产生氢气。氢气使得重质烃发生裂解反应产生轻质烃，轻质烃随后可被回收作其他用途。

Description

使用改进活化剂修复污染土壤和水

1.技术领域

此处公开的实施方法与修复污染环境介质的方法和系统相关，污染物为石油类/有机复合污染物，包括但不限于石油(PHCs)，挥发性有机污染物(VOCs)，持久性有机污染物(POPs)，更确切的说，修复的方法是用改进的活化剂来修复污染的环境介质。

2.背景

近年来，处理多个来源的居民性和历史性的废弃物成为了许多工业面临的首要问题。由于公共意识的增强和媒体关注度的升高，对修复有机物污染(如石油类)的污染场地清理问题，对环境友好型且高效率方法的探索、实施和重视显著增加，体现了社会责任感和环境可持续发展的理念，并减少由于污染的暴露和迁徙带来的环境风险。

环境修复行业中对修复污染介质例如地下水和土壤，发展了多种多样的方法来处理污染土壤和水。常见的方法有填埋和焚烧(热处理法)污染介质(土壤和地下材料)。填埋污染介质有明显的缺陷，如石油类污染物仍然与环境介质混合在一起并没有被去除。因此，这类填埋环境介质的手段只是将污染物移除出视线罢了。

焚烧污染土壤也有明显的缺点。焚烧土壤中污染物的同时，也将土壤中的有机碳比如植物产生的有机物也一并燃烧。更直接的说，焚烧污染介质的最终产物为飞灰。另外，焚烧消耗很多的能源。焚烧产生的尾气例如二氧化碳释放到大气中后会加剧全球变暖，产生碳排放相关的费用问题。

近来，不断有人研究关于污染介质热修复的新技术新方法。例如，微波加热法是一种相对较新的修复方法，该方法使用点电磁(EM)波来加热并移除土壤或水中的污染物。微波修复法的关键在于环境介质中透彻的介入和接触，使得微波彻底穿透污染介质的内部。

专利号US55449889公开了用微波能源修复环境介质的方法。该专利主要采用便携式的设备，介电加热由预选频率的微波能源来产生微波能量。

专利号US5968400公开了串联微波辐射废弃物处理系统，该系统包括两个废弃物处理的焚烧室；第一个用于连接微波能源，而第二个焚烧室有一个输入区域，用于连接第一个室末端的中空导管。

专利号US4993943介绍了用于去除环境介质比如土壤中挥发性更高或者更低的有机污染物的一款设备。这款设备包括螺旋传送杆的进口、出口和一个或多个实心梯段。至少一个红外线源头安装在螺旋传送仪的外端用于加热环境介质。采用离心、控制、运输污染介质的连续性过程来移除土壤中的VOCs。

由DavidF.Ollis撰写的《光催化净化和修复污染空气和水》2000年版的书中，作者公开了提升光催化剂使用效率的方法，该方法为加入氧化剂(过氧化氢)，金属离子(银)和间断性光照。过氧化氢通过加速电子移除加速了反应速率，也同时减少了电子空穴的组合次数，提高了表面氧化剂对电子空穴的选择性消耗。金属离子提高了反应速率，并对电子转移到氧原子的过程起到了催化作用。间断性的光照将光效率提高至了5-10倍。

3.总结

此项发明的一种应用是作为修复污染环境介质的方法和系统，环境介质比如被石油类或有机污染物所污染的土壤和地下水，污染物包括但不限于PHCs，VOCs，持久性有机污染物(如环丁砜)，非水相流体(NAPLs)，重质非水相流体(DNAPLs)，氯代化合物和挥发性有机物。改进的活化剂可以和污染的环境介质混合，并用热处理使介质中发生化学反应来去除石油类污染物。在一种实施方式中，热修复的过程包括将环境介质用微波辐射加热；在另一种实施方式中，可以用感应加热的方式加热污染介质。

以上这些实施案例中包括了本发明的一个重要的原则：将石油污染物/或其他污染物加热气化，通过升温引发土壤介质中的化学反应，比如氢化裂解反应。其他原则也包括由于升温引起的石油类污染物的分解、化学反应(氧化)、氢化裂解、活化剂吸附污染物、水分蒸发和固体残留物的收集。

此项发明的一种实施方式，即作为一种修复污染介质的方法，污染介质被一种或多种石油类污染物或有机污染物污染。该方法的步骤为：将一种或多种活化剂加入污染介质进行预处理；将预处理后的环境介质进行升温使得部分活化剂发生放热反应，以此引发一系列化学反应产生热修复的效果。经过热修复的环境介质，其中至少有一种的污染物的浓度较原先显著降低，并伴随产生一种气化的污染物。

在此类实施方式的一个示例中，污染介质可能包括有一种污染土壤介质和一种污染水介质，在另一种示例中，气化的污染物包括气化的烃。在其他一些示例中，改进的活化剂可能含有化学发泡剂，并应用感应加热方式使得预处理污染介质升温，并引发化学发泡剂发生放热反应。

此项发明的进一步实施方式，即作为修复污染介质的系统，该系统中，修复的污染物包括一种以上的石油类污染物和有机污染物。系统包括还修复污染介质的修复发射器，修复发射器包括接受污染介质的投料进口、至少一个的热修复阶段、修复后污染介质的输出(介质中至少一种污染物浓度明显降低)；在修复发射器中产生的气体的收集装置。

在此实施方案的一个示例中，修复系统中的修复发射器由加热污染介质使其温度升高的热修复室。在另一个示例中，该热修复室可以由一个感应加热器和一个加热元素组成。再或者，另一个示例中，热修复室由微波发射器、紫外线(UV)发射器、红外线(IR)发射器和强脉冲光(IPL)发射器之中一个或不同组合组成。

从此项发明的更广的方面看，作为一个修复环境介质的方法，可修复环境介质包括被石油类、有机污染物污染的土地、土壤或水。通过先加入改进活化剂的方法来对污染介质进行预处理；升高预处理污染介质的温度使得活化剂产生放热反应，以此来引发一系列化学反应去除热修复介质当中的污染物，随之产生气化的碳氢化合物等。

在发明的另一个更广的方面看，即作为修复污染介质的修复系统，可修复的污染介质如被石油类和有机类污染物污染的土壤和水。修复系统包括接受污染介质的进口和处理后无污染的环境介质的出口；以及用来收集修复发射器中产生的气体的收集装置。

4.图表的简单描述

图1为此发明的一个实施方案的流程图，展示修复污染土壤的一种方法。

图2为此项发明的另一种实施方案的流程图，展示修复污染土壤的使用方法，其中包括微波发射器、紫外发射器、红外和强脉冲光发射器。

图3为此发明的流程图解，展示修复系统中的一系列的发射器。

图4为此项发明中一个实施方案的代表性绘图，展示了传输系统，可以用于图3。

图5为此项发明中另一个实施方案的代表性绘图，展示了水平方向的传输系统。

图6为可以用来运输图3系统的移动平台的图解。

图7为此项发明中使用感应加热线圈的图解。

图8展示了此发明应用直接光照或其他光源，使用凸面镜或菲涅尔透镜来加热污染土壤的预处理阶段的图解。

图9展示了一种实施方式的图解，展示了污染介质在一系列修复发射器之间的传输和阶段性处理。

5.不同实施方式的具体描述

参考图1，此项发明的一个实施案例，作为一种修复的方法(编号100)用来修复污染介质，比如土壤/土地或水，被一种或多种污染物所污染，其中污染物包括但不局限于石油类有机污染物，PHC、NAPLs、DNAPLs、POPs(如环丁砜)、氯代有机物、VOCs。通过将活化剂混合入污染的环境介质进行预处理(编号110)，将预处理的环境介质升温(编号120)使得一系列污染介质内发生一系列化学反应(原位化学反应)(编号130)来修复污染土壤，分开和去除活化剂(编号140)。修复完成后，介质中的至少一种污染物显著去除(编号150)。在另一种实施方式中，修复方法100可能可以使修复完成150介质中的石油类污染物彻底被去除。在一种实施方案中，在原位化学反应中污染物含有或者污染物分解的气相，可以选择性地被回收(编号160)作为其他用途。

在一个实施方案中，改进的活化剂包含有至少一种化学发泡剂和氧化剂，可以选择性地包括一种或多种热解活化剂、光活化剂、表面活性剂、催化剂、电磁偏光器或这些的组合。在一些特定实施方案中，活化剂可以是粉末状，也可以选择聚合物如聚合碳纳米复合材料包裹的胶囊。在某些实施方案中，改进的活化剂被做成高分子聚合材料包裹的胶囊，此种形态可以有多功能用途，可以设计将一种或多种化学发泡剂、氧化剂、热解活化剂、光活化剂、表面活性剂、催化剂、偏光器混合制成一个复合活化剂。在此种实施方案中，此类多功能复合活化剂可以使处理效果有协同增效作用。

在一些实施方案中，一个多功能高效复合剂可以由以下一种或多种成分组成：1)碳材料包括碳纳米管，石墨烯、碳纳米纤维、石墨、炭黑、活性碳或者非晶体碳；2)磁性材料包括但不限于铁(零价铁)、钴、镍、锌等；3)热聚合和放热材料用于延长热量的时间和效率；4)光催化材料包括但不限于氧化铁，氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化铝等；5)表面活性剂用于均匀混合污染介质和活化剂；6)氧化剂包括但不限于过氧化镁、过氧化锌、过氧化钙、过硫酸钠和过氧化氢；7)化学发泡剂包括但不限于对甲苯磺酰肼，5-苯基四氮唑、偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、钾硼氢化物、硼氢化钠、羰基化合物和尿素，一种或多种组合。

化学发泡剂，在温度较高(低于450摄氏度)的情况下，在实施过程中，在污染介质种会发生放热反应产生热和一氧化碳气体(或氢气)。气态的一氧化碳可以引发一系列化学反应，可以使得重质烃类或相关有机化合物发生裂解反应或其他化学反应，产生气态烃或者轻质有机化合物，这部分产物可被回收使用，理想情况下，使得最终的产物不含任何污染成分。

更具体地说，在实施中，气态一氧化碳可以和污染物中的水分反应产生氢气。由于高温下，化学发泡剂的放热反应产生了更多的额外热量，使得氢气与重质烃(碳链长度超过10)发生氢化裂解反应产生轻质烃(碳链长度小于10)，这部分轻质烃被气化，可以被回收冷凝成液体作其他用途。在一种实施方式中，污染介质周边温度的升高，使得混合其中的化学发泡剂发生作用导致重质烃的分解和轻质烃(如烃的炼化升级)或者其他轻质分解化合物的产生。

在一个实施中，化学发泡剂一般有不同的激活温度，将两种或两种以上不同的化学发泡剂混合在一起，根据温度水平可以激活多个反应。众所周知，增加化学发泡剂周围环境的温度可以使化学发泡剂发生放热反应。

参考图2和一个实施的示例，修复方法100的初始步骤110，是将预处理污染的介质和活化剂混合，其中活化剂包含一种或者多种化学发泡剂，氧化剂，热解活化剂和光活化剂组成。一旦活化剂和污染介质混合，预处理的介质可以被传输到修复发射器中进行热修复处理，使污染介质经历高温过程。如图2所示，在一个实施方案中，升温的方式可以采用微波能源(编号170)加热，升温后激活存在于改进的活化剂组分的中热解活化剂，如高分子碳纳米复合材料(p-cnc)。在此类示例中，微波能源激活了热解活化剂并使其产生足够的热量来引发预处理介质中的化学反应。详情请见下文对热解活化剂的阐述。

在一个实施方案中，一旦热修复反应完成了，热修复后的介质可以采用光修复，例如暴露在UV下(编号180)，或者再选择性照射IR(编号190)，或最终选择性照射IPL(编号200)。可以使用疝气闪光灯或其他脉冲光源产生IPL。在应用中，污染介质在可以同时暴露在多个不同EM辐射光谱，如IR和IPL可以同时发生。

将污染介质暴露在IPL 200后，在一种实施方式中，可以将预先混合的活化剂进行移除和选择性回收(编号150)，过程中可以使用一种或多个适合的移除回收方式，比如磁选法。下文会对此过程展开详细阐述。另外在实施中，修复中产生的尾气或气体可以收集在步骤(编号160)中。

此项发明的实施方式也可以是一个修复系统的应用。该修复系统可以减少操作空间的占用和降低费用。修复系统包括一系列EM辐射发射器，例如微波、UV、IR和IPL发射器，可以垂直方向排列或叠放，使得污染介质可以依靠压力、真空或者重力传输。

参考图3，展示了一个实施方式中的一个修复系统(编号300)。一个储料器(编号310)可以被用来暂时储存和将污染介质投放到预处理搅拌器(编号320)中，在搅拌器中，多个活化剂包括化法发泡剂、氧化剂、热解活化剂和光活化剂将和污染介质混合在一起。预处理介质随后从搅拌器传输到修复发射器(编号330)中。如图所示的实施方式中，一个简单的传输带(编号340)可以用来将介质从系统的一部分300传输到下一步。在展示的实施案例中，传输带340将预处理介质从预处理搅拌器320传输到修复发射器330的进口(编号350)。

修复发射器330从进口350接收污染介质后，介质进入微波发射器(编号360)进行微波辐射暴露。介质在微波辐射暴露下，引发了热解活化剂比如p-cnc产生热量，进一步使得化学发泡剂发生放热反应，产生了一氧化碳与水反应。化学发泡剂的放热反应引发了一系列的化学反应，在特定的实施方案中，可以最终使得石油类污染物发生降解，最终的环境的介质中至少一种污染物显著减少，或者石油类污染物全部被去除。

在一种实施方案中，如图3所示，修复系统300可以进一步由光修复来提高修复效果。在微波辐射后，处理的介质随后被传输到一系列光修复发射器中，其中包括一个UV发射器(编号370)进行UV暴露，和一个IR/IPL发射器(编号380)。在一个实施方案中，IPL可以由疝气闪光灯发射器产生。UV和IPL也可以由不同的发射器产生。光辐射可以进一步分解任何残余的石油污染物。在一个实施方式中，微波、UV、IR/IPL发射器360、370、380均为独立和分开的发射器。

如上文所述，在某些实施方案中，轻质烃是由一氧化碳和污染介质中的水反应产生的氢气，氢气与石油类污染物中的重质烃发生裂解反应产生的。化学发泡剂产生的放热反应产生的热量使得一些轻质烃气化，并被收集和冷凝到冷凝装置(编号400)中，或可以选择性的储存在气体储存罐(编号410)中。在一个选择性的实施方式中，液态的轻质烃可以稍后被回收作其他用途。

为了减小修复系统300的大小和环境影响，不同的发射器360、370、380可以序列性或者垂直叠加，系列操作，使所有的修复过程都发生在发射器330中。如图，在一个实施方案中，两个修复发射器330和430可以按序列使用，即通过连接第二个传输390带将介质从第一个修复发射器传输到第二个修复发射器430。第二个修复发射器(编号430)有自己的微波发射器(编号460)，UV发射器和IR/IPL发射器(编号480)。

最后修复完成的介质从系统300的出口(编号420)移除。

在一个实施方案中，微波和光修复发射器相互独立且有有一定封闭性，这样可以提高安全性，降低辐射对人员和环境的影响。与焚烧为主的热修复系统相比，此项发明的实施方案符合了可持续性发展和环境友好的原则，比如很好地保护了土壤的有机质，且有低能耗和减少温室气体排放等特征。

在一些实施方式中，多个修复发射器在不同的EM频率下可以组合使用。每一个EM带可以作为一个处理的单元，因此提高修复的效率。比如，水分在特定EM区域可以有效地被去除，根据污染物的种类，在一个独立的区域的EM能源可以被调整来降低操作的费用。

参考图3所示，修复发射器330，430的垂直放置可以减少空间的占用和环境足迹，因为微波、UV、IR/IPL发射器360、370、380、460、480可以被叠放，在一些实施方案中，可以依靠重力将介质从一个发射器传送到下一个。

参考图4，在进一步的实施中，传输带340可以将污染介质从预处理搅拌器320通过进口350传输到修复发射器330中(见图2)。在修复发射器330中，污染介质可以通过一个斜坡(编号500)依靠重力，从微波发射器传输到UV发射器，再传输到IR/IPL发射器中。在另一些实施方案中，可以通过应用额外的力来辅助污染介质从一个发射器传输到下一个发射器。这类额外的力可以是施加在污染介质上的真空吸力(负压或正压)，此处不做具体展示。

参考图5，在一些实施方案中，当修复发射器水平方向放置时，可以使用电动传输的方式将从进口350接收到的污染介质传输到修复发射器330中。如图，一个电动的螺旋杆(编号510)通过马达(编号520)将接收到的污染介质从修复发射器330中，而330中至少包含了一个微波发射器360。

参考图6，在实施方案中，一个卡车或者其他移动的平台(编号600)可以有一个水平方向放置的圆筒形滚筒(编号610)。污染的介质可以从滚筒进口(编号620)进入滚筒610内。一个修复发射器(至少由一个微波发射器组成，未展示)可以被安装在滚筒610的内部，污染介质可以依靠圆形滚筒的简单滚动而滚动。活化剂可以在污染介质在滚筒610内部滚动时很好地被混合。处理完成后不含石油类污染物的介质可以通过出口(编号630)移除。

在实施方案中，为了辅助污染介质和活化剂更好地混合，可以在滚筒610内放入瓷球。

在另一种实施方案中，热修复可以依靠感应或者其他抗阻加热元素而非用微波辐射加热方式，来加热热解活化剂。如图7所示，在这类实施方案中，一个感应热修复系统(编号700)可以由一个感应加热器或者线圈(编号710)，或者其他加热元素，安装在热修复室(编号720)内。通过进口(编号730)，污染介质和活化剂的成分可以进行混合。在实施中，电动传输系统比如螺旋杆类传输系统(如图5所示)可以用来控制污染介质的移动，控制修复时的反应停留时间。如图，热修复室720可以是水平的，稍微倾斜的或者垂直的用以提高污染介质的移动效率和控制停留时间。

为了提高加热的效率，在一个实施方案中，可以用多个感应加热线圈来创造多个加热区域用以降低污染介质中的水分。气化的轻质烃可以被捕捉和分离在气体收集装置/出口(编号740)中。气态的轻质烃先被收集到收集室(编号750)中，然后在气体冷凝系统(编号760)中冷凝收集。

最终的修复完成的介质从出口(编号770)中从系统移除。

此项发明的实施依赖于将热解活化剂如p-cnc暴露在微波辐射产热，并随后进行光修复。热修复和光修复可以通过使用热解活化剂和光活化剂来提高效率，这两类活化剂是改进的活化剂的组分，在污染介质进入修复发射器前被混合其中。热解活化剂可以由微波能源激活产生足够的热量(升温至300摄氏度)引发化学发泡剂产生放热反应最终降解石油类污染物如环丁砜、VOCs(如氯代挥发性有机物)和PHCs，包括NAPL和DNAPL。热解活化剂可以提高热修复加热的效率的同时降低能源的消耗。

光活化剂辅助诱导光催化过程来降解剩余的有机污染物。

光活化剂

在实施方案中，为了提高加热效率和减少修复系统能源的消耗，p-cnc被加入作为解热活化剂。P-cnc有热吸收性能，捕捉微波能源，使温度在短时间内达到300摄氏度。由于许多石油类污染物的沸点低于300摄氏度，将p-cnc混合在污染介质并暴露在微波能源中，使许多沸点低于300度的污染物气化/降解。

用光活化剂和微波能源降解水中有机污染物

为了证明此方法修复污染水体可行性，在实施方案中，将活化剂其组成包括化学发泡剂和热解活化剂混合如环丁砜(常见的持久性污染物)污染的水中。污染的水样中加入不同浓度的热解活化剂p-cnc或活性炭(蒸馏水中浓度10、50、100、500和1000ppm)，然后暴露在微波辐射中。暴露后，p-cnc或者活性炭可以用注射器滤膜过滤移除，随后用紫外/可见光谱仪在波长304nm处测量水中环丁砜的浓度。结果和控制组比对。控制组为同样的水样中加入同样的热解活化剂浓度但是不经过微波曝光。

下文中结果展示了p-cnc和活性炭作为热解活化剂的有效性。图A显示环丁砜的浓度在加入p-cnc并微波辐射暴露处理后显著降低。

图A.加入p-cnc对环丁砜的热修复效果。用紫外/可见光谱仪测环丁砜在不同浓度下(10、50、100、500和1000ppm)的浓度。

图B显示了环丁砜的浓度在加入活性炭并微波辐射暴露处理后显著降低。

图B.加入活性炭对环丁砜的热修复效果。用紫外/可见光谱仪测环丁砜在不同浓度下(10、50、100、500和1000ppm)的浓度。注：横轴为浓度(ppm)，纵轴为吸光度。

热修复-用热解活化剂和微波能源修复柴油污染的土壤

为了证明此发明修复采油污染土壤的可行性，高浓度的柴油(大约20％比重)被加入土壤和活化剂的混合物中。活化剂的组分包括化学发泡剂。混合后，污染的土壤经过微波辐射并使用气相色谱监测。如图C所示，短链碳(F2)迅速地被移除(少于10分钟)，在约15分钟时显著地从土壤中移除。长链碳(F3)需要较长时间分解，但是同样在15分钟内从土壤中完全被移除。在没有其他因素干扰的情况下，长链烃需要较长时间分解的原因可能是因为其较短链碳有更高的沸点。

图C.采油污染土壤的处理效果；修复后剩余烃的量。备注：F2和F3在图中15分钟和20分钟处重合)。注：横轴为时间(分钟)，纵轴为修复率(％)。

使用热解活化剂和微波能源修复重质非水相流体污染的土壤

此处采用了与以上描述过的实施方案类似的系统处理了DNAPL污染介质。加入焦油和柴油混合物到土壤中，模拟DNAPL污染介质。在此方案中，7％比重的DNAPL混合的土壤采用微波辐射和热解活化剂如p-cnc修复方法。

与修复柴油污染的方案类似，样品中含有短链烃的污染物相比于含有长链烃的污染物移除的更快。最终无论样品中烃链的长短，土壤中的污染物在微波辐射处理30分钟后都被有效的去除了。

图D.杂酚油污染土壤处理结果；修复后残余烃的量。备注：(F2,F3,F4在30图中30分钟处重合)

光活化剂

在一个实施案例中，光活化剂被加入辅助诱导光催化过程来使剩余的有机污染物降解。光辐射引发的修复过程可以很好地进一步降解有机污染物。光活化剂包括但不局限于氧化钛、氧化铁等在UV,IR和IPL光的暴露下时，有很好的光催化性质。

紫外光和光活化剂修复方法

为了证明UV辐射下光活化剂引发的修复效果，含环丁砜的水用氧化钛和氧化铁作为光活化剂进行试验。

与用热解活化剂和微波辐射修复污染水体的实验方法类似，此处将污染水样和化学发泡剂以及不同浓度的光活化剂混合(10、50、100、500、1000ppm)，然后暴露在UV、IR和由疝气闪光灯发射的IPL下。暴露后，使用注射器滤膜和磁选法将光活化剂分离出来(如氧化铁作为活化剂可以用磁铁移除)。使用紫外/可见光谱仪在波长304nm处分析环丁砜的浓度(ppm)。

结果显示，使用了光活化剂的实验案例提高了光辐射方法去除水中环丁砜的方法。

有意思的是，氧化钛和氧化铁作为光活化剂使得更多的环丁砜被有效的移除，因此很有应用前景。

进一步选择性的实施方式

在另一个替代性的实施方案中，如图9所示，在预处理阶段之后，预处理的污染介质可以通过传输带340传输至聚焦太阳光凸面镜(编号800)的底部。众所周知，聚焦太阳光在几分钟使温度上升至450摄氏度。

使用聚焦太阳光作为预处理的阶段可以辅助减少热修复如微波发射器能源的消耗。

参考图9和图3，修复的方法可以进一步包括污染介质在不同修复发射器340，430的一系列发射器之间修复。如图，处理的介质(编号810)从第一个修复发射器330处理后，在传输到下一个微波发射器430之间，可以通过加入额外的EM辐射(如微波/UV/IR/IPL发射器)暴露(编号820)。在此实施方案中，任何在这个额外处理的过程中释放的气体可以被导入送风机(编号830)中，通过气体收集装置收集(为展示)。

在一些实施方案中，改进的活化剂可以最终处理或修复完成的介质中被收集以去除任何副产物的影响，在一些情况下可以潜在回收利用。相应的，在实施中，一个分离的系统，比如磁选系统，可以用来去除活化剂。在使用磁选法的系统中，磁颗粒或者珠可以被相应的改进使活化剂可以有效的附着在上面，以此来分离和移除活化剂。在其他实施方案中，旋风分离法可以用来分离和去除活化剂。

在进一步的实施方案中，使用活化剂和EM波组合如IPL,IR和UV辐射加热和引发光催化反应的修复污染的方法可以进一步延伸。IPL可以通过高强度的疝气光源如疝气闪灯发射，激光辐射也可以选择性使用作为额外的处理，日光或者白光可以被凸面镜或菲涅尔镜聚焦来处理污染介质，滚筒或震荡搅拌器可以选择性使用来产生震荡效果使内部的污染介质更好地暴露，促使介质通过螺旋管结构更好地流动，且发生选择性的氧化反应。氧化反应的发生通过提供加压氧气、氢气或者空气、并可使用喷雾器产生细小液体颗粒的氧化剂(如过氧化氢等)和气体如空气、氮气等。在修复过程中，真空吸收或者清洗系统可以选择性地使用来从污染介质中收集气体，对于高浓度的污染物，可以采用多个反应室或者重复循环的方法来提高修复处理的有效性，污染介质中活化剂的分离可以采用滤膜和磁性材料磁选方法。可以使用EM、IPL、UV和IR辐射组合的方法使得污染地下水中的水分蒸发，从而收集固体污染物如环丁砜残留物。

在实施中，如需使用污染土壤和水体的原位修复方法，可在污染土壤和水区，钻一个至多个土孔并注射化学氧化剂和活化剂到地下，并在土孔中安置加热元素或者EM辐射源头(如微波、感应加热器等)来激活活化剂修复石油类或其他有机污染物的反应的发生。

本文所列举的各个实施案例并非是唯一的，即此发明所公开使用方法的案例和范围并不局限在这些例子。采用这些例子是为了更好地说明此发明的原则和实际应用的方法，使其他技术专家可以更好的理解、掌握和应用。

此技术领域的专家在应用此发明的过程中，在不违背发明应用的范围下，可以自行更改或者改进。

Claims (28)

1.本文阐述了修复污染介质的方法，其中介质被至少一种石油类和有污染物所污染。修复的方法步骤为：

通过将一个或多个改进的活化剂混合如污染介质进行预处理步骤；

升高预处理介质的温度，使得至少一部分的活化剂产生放热反应，并促使预处理介质中发生一系列化学反应，最终修复产物中，至少有一种污染物的浓度较处理前显著降低，并产生气化的污染物。

2.第一条中，污染的介质至少是污染的土壤介质或者水介质二者之一。

3.第一条中，气化的污染物由气化的烃组成。

4.第一条中，改进的活化剂包括一种化学发泡剂，升高预处理介质的温度可以采用感应加热的方法，加热可以使化学发泡剂产生放热反应。

5.第一条中，改进的活化剂包括一中化学发泡剂和热解活化剂；当预处理介质中的热解活化剂暴露用微波加热后，进一步加热化学发泡剂使得化学发泡剂产生放热反应。

6.第一条和第五条中提到的方法中，包括了使用光修复来修复热修复之后的介质，进一步降解至少一种剩余的污染物，修复后的介质，其中至少一种污染物的浓度较修复前显著降低。

7.第六条的方法中，热修复之后的光修复步骤包括将紫外线辐射。

8.第五、六条的方法中，热修复之后的光修复步骤包括将修复介质暴露在至少一种红外辐射和强脉冲光辐射中。

9.第八条中，强脉冲光辐射由疝气光源产生。

10.第六至九条中，改进的活化剂至少由一种光活化剂组成。

11.第一至十条中，修复方法中包括将活化剂从修复后的介质中移除。

12.第十一条中，从修复介质中移除活化剂可以采用磁悬法。

13.第五条中方法，热解活化剂可以由多碳纳米复合物组成。

14.第一条和十三条中提到的方法，改进的活化剂可以由至少一种氧化剂、表面活性剂和催化剂组成。

15.第一条和第十四条中，至少一部分的活化剂被装在聚合膜胶囊中。

16.第一条和十五条中，至少冷凝一种气化的污染物。

17.修复污染物的修复系统中，所指的污染物至少有一种石油类污染物和有机污染物组成，修复系统包括：修复污染介质的修复发射器、修复发射器中有接收污染介质的进口、至少一个热修复阶段、一个输出修复完成介质的出口，修复后的介质至少一种污染物的浓度显著降低；一个气体收集装置收集修复中产生的气体。

18.第十七条中所述的修复系统中，修复发射器由一个热修复室用于升高污染介质的温度。

19.第十八条中所述的修复系统中，热修复室至少有一个感应加热器和一个加热元素。

20.第十八条中所述的修复系统中，热修复室含有微波发射器。

21.第十七条至二十条中所述的修复系统中，至少由以下一个组成：紫外发射器、红外发射器、强脉冲光发射器及其组合。

22.第十七条至二十一条中所述的修复系统中，含有一个储料器临时储存污染介质，可用传输带将污染介质从储料器中传输到修复发射器的进口中。

23.第十七条至二十一条中所述的修复系统中，修复发射器可以垂直放置，并由斜坡来将污染介质从进口传输到出口，斜坡依靠重力来传输介质。

24.第十七条至二十二条中所述的修复系统中，修复发射器可以水平放置，由电动传输带来将污染介质从进口传输到出口。

25.第二十一条至二十四条中所述的修复系统中，进一步可以使用阶段性处理系统，将污染介质暴露在电磁辐射下，额外进行处理。

26.第十七条至二十五条中所述的修复系统中，在将污染介质输入修复发射器之前，使用预处理搅拌机将改进的活化剂搅拌入污染介质中。

27.第二十六中所述的修复系统中，改进的活化剂由一种或多种化学发泡剂、热解活化剂、光活化剂、氧化剂、表面活性剂和催化剂组成。

28.第十七条至二十七条中所述的修复系统中，包含气体收集和冷凝装置，将至少一部分在热处理修复过程中从污染介质中释放的气体冷凝收集起来。