CN108568451A

CN108568451A - 一种修复多环芳烃污染土壤的方法

Info

Publication number: CN108568451A
Application number: CN201810214465.5A
Authority: CN
Inventors: 申洋洋; 宋静
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2018-09-25

Abstract

一种修复多环芳烃污染土壤的方法，通过亚铁离子和过硫酸钠体系修复多环芳烃污染土壤，所述亚铁离子为分批次投加。该方法通过改变亚铁离子的投加方式，使用小剂量分批次投加的方式避免了过量的亚铁离子与硫酸根自由基发生抑制反应，也能避免SO₄·‑与有机物和无机阴离子发生竞争反应。这使得在提高活化过硫酸钠氧化去除土壤PAHs去除率的同时，也减少了亚铁离子的投加剂量，从而提供一种低耗、高效、环境友好的处理技术，对PAHs污染土壤的治理与修复具有重要意义。

Description

一种修复多环芳烃污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，特别地，涉及一种小剂量分批次投加亚铁离子过硫酸钠氧化剂修复多环芳烃污染土壤的方法。

背景技术

多环芳烃( polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类广泛存在于环境中的有机污染物，也是最早被发现和研究的化学致癌物，具有长期残留性、生物蓄积性和“三致”效应。1979年美国环保局公布的129种优先监测污染物中就有16种PAHs；我国政府也将7种PAHs列入中国环境优先污染物名单。环境中的PAHs主要来源于焦化煤气、石油化工和有机化工等行业。在城市化进程中，大量污染企业外迁，留下许多高风险工业污染场地亟待修复，其中包括 PAHs 污染场地。

过硫酸盐是高级氧化技术中广泛使用的一种氧化剂，以其高效、快速、稳定性强、适用范围广等特点被广泛应用于多环芳烃等有机污染物的降解中。过硫酸盐可经多种方式活化产生硫酸根自由基(SO₄·-)，常见的活化技术有热活化、过渡金属离子活化、碱活化、强氧化剂活化、紫外线活化、超声波活化等。其中过渡金属活化过硫酸盐反应体系简单、不需外加热源与光源、反应条件温和，得到的关注较多。而铁因对环境友好、价格低廉、来源广泛，使亚铁离子活化过硫酸盐处理难降解有机物得到更多的应用与研究。但在亚铁离子活化过硫酸盐过程中，常常伴随有硫酸根自由基与过量的亚铁离子反应，最终导致氧化效率的降低。通过分批次投加亚铁离子，可以防止产生的硫酸根自由基与过量的亚铁离子发生抑制反应，并能避免SO₄·-与有机物和无机阴离子发生竞争反应。因此，通过研究亚铁离子的投加剂量及投加次数来开发一种低耗、高效、环境友好的处理技术具有重要意义。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种小剂量分批次投加亚铁离子过硫酸钠氧化剂修复多环芳烃污染土壤的方法，该方法通过改变亚铁离子的投加方式，使用小剂量分批次投加的方式避免了过量的亚铁离子与硫酸根自由基发生抑制反应，也能避免SO₄·-与有机物和无机阴离子发生竞争反应。这使得在提高活化过硫酸钠氧化去除土壤PAHs去除率的同时，也减少了亚铁离子的投加剂量，从而提供一种低耗、高效、环境友好的处理技术，对PAHs污染土壤的治理与修复具有重要意义。

技术方案：一种修复多环芳烃污染土壤的方法，通过亚铁离子和过硫酸钠体系修复多环芳烃污染土壤，所述亚铁离子为分批次投加。

优选的，上述每10g多环芳烃污染土壤中硫酸亚铁的投加量为0.25g~0.45g，硫酸亚铁分批次按照剂量0.05 g-0.1 g投加。

上述修复多环芳烃污染土壤的方法，具体步骤为：（1）准确称取1.5 g~2g过硫酸钠、0.066 g~0.07g柠檬酸和0.1 g~0.15g硫酸亚铁，转移到250 mL玻璃锥形瓶中，并加入50mL~60mL去离子水混合，配制成亚铁离子活化过硫酸钠溶液；（2）称取10 g PAHs污染土壤加入到步骤（1）的锥形瓶中，并用封口膜和皮筋将瓶口密封，然后将锥形瓶放置到磁力搅拌器上，开始氧化反应；（3）反应15 min后，向锥形瓶中加入0.05 g~0.1g硫酸亚铁，之后，每隔15min向锥形瓶中加入0.05 g~0.1g硫酸亚铁，共加入3次硫酸亚铁；（4）继续使锥形瓶中的氧化反应进行5 h，共反应6 h后停止磁力搅拌器。

优选的，上述过硫酸钠:柠檬酸:硫酸亚铁的摩尔比为20:1:2.78。

优选的，上述硫酸亚铁分4次投加，第一次投加剂量为0.1 g/10 g干土，之后间隔15 min添加一次，每次添加0.05 g/10 g干土。

优选的，上述去离子水和污染土壤的质量比为5:1。

有益效果：1.使用的硫酸亚铁剂量少，多篇文献表明在去除PAHs等有机污染物时，过硫酸钠:柠檬酸:硫酸亚铁投加量的最佳摩尔比为20:1:5，而在本发明中，发现分4次投加硫酸亚铁而过硫酸钠：柠檬酸：硫酸亚铁摩尔比为20:1:2.78时效果优于分2次投加硫酸亚但过硫酸钠：柠檬酸：硫酸亚铁摩尔比增加为20:1:7.22。2.分批次投加亚铁离子的方式提高了活化过硫酸钠对土壤PAHs的去除率，分2次投加硫酸亚铁时，土壤中PAHs残留量为603mg/kg，去除率为77%；分4次投加硫酸亚铁时，土壤中PAHs残留量为408 mg/kg，去除率提高至84%。

附图说明

图1为以不同投加方式加入硫酸亚铁活化过硫酸钠处理土壤PAHs的残留量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

具体实施步骤如下：

（1）采集南京某煤制气厂污染土壤，取样深度约1.5 m。样品经自然风干后除去杂质，研磨过 0.2 mm筛，混合均匀并置于4 ℃冰箱保存备用。土壤pH为6.2，土壤有机质含量为19.5g·kg^-1，土壤PAHs浓度为2632 mg/kg。

（2）准确称取1.5 g过硫酸钠、0.066 g柠檬酸和0.1 g硫酸亚铁，转移到250 mL玻璃锥形瓶中，并加入50 mL去离子水混匀，配置成亚铁离子活化过硫酸钠。然后准确称取步骤（1）中的PAHs污染土壤10 g，加入活化过硫酸钠溶液中，并放入磁力搅拌子，用封口膜将瓶口密封，将锥形瓶置于磁力搅拌器上开始氧化反应，注意反应温度调节至30℃。

（3）反应15 min后，向步骤（2）中的锥形瓶中加入0.05 g硫酸亚铁，之后，每隔15min向锥形瓶中加入0.05 g硫酸亚铁，共加入3次硫酸亚铁。继续使锥形瓶中的氧化反应进行5 h，共反应6 h后停止磁力搅拌器。检测发现，土壤中的PAHs从2632 mg/kg降低至408mg/kg。

表1 硫酸亚铁投加剂量及投加方式

试验序号（n=3）	时间间隔 min	硫酸亚铁投加量 g	投加次数	PAHs残留量mg/kg
					1	5	0.25	0.25	632
2	5	0.25	0.15+0.1	603
					3	10	0.25	0.1+0.1+0.05	452
4	15	0.25	0.1+0.05+0.05+0.05	408

注：n为重复次数

Claims

1.一种修复多环芳烃污染土壤的方法，通过亚铁离子和过硫酸钠体系修复多环芳烃污染土壤，其特征在于所述亚铁离子为分批次投加。

2.根据权利要求1所述修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于每10g多环芳烃污染土壤中硫酸亚铁的投加量为0.25g~0.45g，硫酸亚铁分批次按照剂量0.05 g-0.1 g投加。

3.根据权利要求2所述修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于步骤为：（1）准确称取1.5 g~2g过硫酸钠、0.066 g~0.07g柠檬酸和0.1 g~0.15g硫酸亚铁，转移到250 mL玻璃锥形瓶中，并加入50 mL~60mL去离子水混合，配制成亚铁离子活化过硫酸钠溶液；（2）称取10 g PAHs污染土壤加入到步骤（1）的锥形瓶中，并用封口膜和皮筋将瓶口密封，然后将锥形瓶放置到磁力搅拌器上，开始氧化反应；（3）反应15 min后，向锥形瓶中加入0.05 g~0.1g硫酸亚铁，之后，每隔15 min向锥形瓶中加入0.05 g~0.1g硫酸亚铁，共加入3次硫酸亚铁；（4）继续使锥形瓶中的氧化反应进行5 h，共反应6 h后停止磁力搅拌器。

4.根据权利要求3所述修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于所述过硫酸钠:柠檬酸:硫酸亚铁的摩尔比为20:1:2.78。

5.根据权利要求3所述修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于所述硫酸亚铁分4次投加，第一次投加剂量为0.1 g/10 g干土，之后间隔15 min添加一次，每次添加0.05 g/10g干土。

6.根据权利要求3所述修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于所述去离子水和污染土壤的质量比为5:1。