CN110423620B - 一种土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于增效修复土壤硝基苯污染的复合型处理剂，该方法是首先将自制被硝基苯污染的土壤放置到95％的乙醇和乙二醇丁醚混合溶液中进行预处理(土壤完全浸没于混合溶液中)，静置30min后，过滤，被污染土壤待使用，再者将自制0.8‑1.0g/L的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水充分搅拌均匀，最后将上述复合型处理剂对自制硝基苯污染土壤进行吸附增效洗脱修复。本发明操作便捷，经济实用，较为环保安全，尤其对于硝基苯污染的土壤具有较好的增效修复作用。

Description

一种土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂

技术领域

本发明属于土壤增效修复技术领域，尤其涉及一种对硝基苯土壤污染类型的增效修复处理技术领域。

背景技术

随着国家经济的不断发展，化学工业的发展，环境问题也日益严重，尤其是土壤以及水污染等对人们的日常生活最为息息相关，土壤污染对人们的生活、饮食等方面均造成了较为严重的影响。而土壤污染中以较为疏水性的有机化合物为主，由于该类有机化合物自身的特点决定了该类化合物在土壤污染中容易吸附而不易被除去，给土壤的污染治理带来了很严重的困难。在众多的疏水性有机化合物中主要以硝基苯对土壤的污染较为严重。

硝基苯是一种重要的化学中间体，是制备苯胺等化学物质必不可少的重要物质之一，硝基苯不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等，有特殊气味，人体吸入后有较大的危害，可致癌、致畸、致突变，为易燃易爆物质，一旦进入环境将会造成很大的影响，该类物质进入土壤后也不易降解。

为了解决上述问题，降低硝基苯对土壤污染的影响，人们在该研究上也做出了一定程度的突破，采用表面活性剂增效修复技术对土壤污染进行治理，但是在该类治理上往往采用了单一表面活性剂增效修复技术，单一表面活性剂的增效修复技术虽然一定程度上也降低了硝基苯对土壤污染的影响，但是效果有限，鉴于此，人们又采用了复配型表面活性剂溶液，主要采用阴离子-非离子表面活性剂和阳离子-非离子表面活性剂溶液这两种方法，这两种复配表面活性剂溶液在处理硝基苯土壤污染的效果上相差不大，处理效果较单一表面活性剂增效修复处理技术已经提升了很多，但是在对硝基苯土壤处理的程度上仍然有较大提升的空间。

对此，以阳-非离子复配型表面活性剂为基础，参考硝基苯的基本物理性质，选取乙醇、乙醚等易溶解的物质为混合溶液、考虑活性炭的多孔结构具有较强的吸附作用。将上述所有方法进行整合研究，提出了一种用于增效修复土壤硝基苯污染的复合型处理剂。

发明内容

目前在经济发展与环境保护的同时，一方面，硝基苯作为重要的化工原料以及化学中间体，在化学生产过程中也存在着无可替代的作用，但是另一方面，硝基苯造成的土壤污染、水体污染以及大气污染等又日益影响着人们的生活环境，威胁着人们的健康，对于土壤中的硝基苯污染治理，我们做了大量的实验研究，本发明提出了一种用于增效修复土壤硝基苯污染的复合型处理剂。

为了实现上述目的，本发明的土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂包含95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液、0.8-1.0g/L的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚、去离子水。

所述土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂的使用方法包括如下步骤：

1)随机选择土壤，除去植物残根、石块等，自然风干，80目过筛，避光保存；

2)制备0.8-1.0g/L的活性炭炭浆，制备硝基苯污染土壤样品；

3)将制备的硝基苯污染土壤样品放置到95％的乙醇和乙二醇丁醚的混合溶液中进行预处理(土壤完全浸没于混合溶液中)，静置30min后，过滤，被污染土壤待使用；

4)将0.8-1.0g/L的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水充分搅拌均匀，配制复合处理剂；

5)最后将复合处理剂对自制硝基苯污染土壤进行洗脱，得到修复的土壤。

本发明中将土壤除去残根、石块进行80目过筛的目的主要是在于进一步减少土壤中的杂物，使得土壤更好干净，80目过筛主要是一方面为了筛去残留物，另一方面主要是为了使得土壤大小均一，便于后期的处理操作。

本发明中采用95％乙醇与乙二醇丁醚的混合溶液对自制硝基苯污染样品进行预处理，之所以对样品进行预处理是因为硝基苯易溶于乙醇以及乙二醇丁醚当中。采用乙醇溶液和乙二醇丁醚对硝基苯进行预处理，在进行过滤，主要是为了在复合处理剂增效修复之前尽量的能够除去大部分存在于土壤中的硝基苯，采用两种溶剂复配使用，可以提高使用的效果，溶解更多的硝基苯。之所以采用95％的乙醇溶液与乙二醇丁醚复配，一方面是出于对经济成本的考虑，另一方面是因为无水乙醇溶液在空气中挥发较快，加入少量水配合乙二醇丁醚使用，可以有效地减少乙醇的挥发，延长预处理液的使用寿命以及提高预处理液的使用效果。

作为优选，上述季胺盐类阳离子型表面活性剂优选十六烷基三甲基氯(溴)化铵、十二烷基三甲基氯(溴)化铵、十四烷基三甲基氯(溴)化铵、十八烷基三甲基氯(溴)化铵中的一种或任意几种组合。

上述优选的各类季胺盐类阳离子型表面活性剂的出发点均考虑增效修复效果、经济成本、气味、危险性等各方面综合考量的结果，另外季胺盐类阳离子型表面活性剂比其他类型的阳离子表面活性剂在体系当中具有更好的稳定作用，无论是在酸性体系还是在碱性体系中均较为稳定，因此适用性比一般胺盐类表面活性剂应用领域更广。

所述的复合型处理剂中的乙醇与乙二醇丁醚混合溶液一方面主要起到增溶、吸附硝基苯的作用，另一方是为了溶解部分水不溶型的表面活性剂。所述复合处理剂中用聚丙烯酰胺，该物质属于非离子型表面活性剂，用于该体系中可以有效地将硝基苯以及其它污染颗粒物吸附除去，尤其适用于未干燥含水的硝基苯土壤增效修复处理。

所述的活性炭炭浆浓度为0.8-1.0g/L，使用活性炭的目的一方面是可以有效地吸收土壤中的硝基苯，另一方面也可以吸收土壤中的其它污染性有机化合物以及除去土壤中的异味等，之所以选取该浓度的出发点是在于活性炭的吸附效率很高，少量活性炭就能起到很好的吸附作用，过多的活性炭一方面造成了浪费，提高了经济成本，也不利于在体系中分散，另外过少的活性炭，又不能起到很好的吸附作用，导致大量被污染物残留，吸附效果不佳。

所述95％乙醇和乙二醇丁醚混合溶液、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水分别占总投料质量比的25％、15％、1.2％、1.8％、10％、10％，其余为去离子水，共计100％。

有益效果：

本发明复合型处理剂溶液与其它处理剂在处理硝基苯污染土壤增效修复上，存在着以下几个方面明显的优势：(1)减少了单一和复合表面活性剂的浓度和用量，提高了增溶效率；(2)降低了表面活性剂的二次污染；(3)避免了阴阳离子型表面活性剂接触发生反应或者沉降的可能；(4)分子间氢键作用，增效修复效果更加显著，可大规模使用；(5)适用范围更广，修复效果较复配型表面活性剂处理液更加；(6)成本低廉、经济价值高、易于操作。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

一、制备工艺

称取土壤样品，用硝基苯的甲醇溶液人为均匀污染土壤样品，控制土壤污染量为每克土壤10mg硝基苯，至于暗风处挥发尽甲醇溶液，制得待使用污染土壤样品，避光保存。用95％的乙醇和乙二醇丁醚的混合溶液中进行预处理(土壤完全浸没于混合溶液中)，静置30min后，过滤烘干、待使用。

在直径约3cm的有机玻璃柱子的底部铺好石英砂，称取污染样品100g，放入柱中，轻轻敲打玻璃柱，保证土壤密实分布在有机玻璃柱中，再铺上一层石英砂，使用不同浓度的复合型处理剂溶液从上而下淋洗，每100ml收集一层流出液。测定溶液中硝基苯的含量。

各方案采用的各原料实施例如下：:

实施例1：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十六烷基三甲基氯化铵15g、聚丙烯酰胺15g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

实施例2：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十二烷基三甲基溴化铵12g、聚丙烯酰胺18g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

实施例3：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十四烷基三甲基氯化铵18g、聚丙烯酰胺12g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

实施例4：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十八烷基三甲基溴化铵10g、聚丙烯酰胺20g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

实施例5：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十八烷基三甲基氯化铵20g、聚丙烯酰胺10g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

对比实施例

一、制备工艺

称取土壤样品，用硝基苯的甲醇溶液人为均匀污染土壤样品，控制土壤污染量为每克土壤10mg硝基苯，至于暗风处挥发尽甲醇溶液，制得待使用污染土壤样品，避光保存。用95％的乙醇和乙二醇丁醚的混合溶液中进行预处理(土壤完全浸没于混合溶液中)，静置30min后，过滤烘干、待使用。

在直径约3cm的有机玻璃柱子的底部铺好石英砂，称取污染样品100g，放入柱中，轻轻敲打玻璃柱，保证土壤密实分布在有机玻璃柱中，再铺上一层石英砂，使用不同浓度的单一或者复合型表面活性剂溶液从上而下淋洗，每100ml收集一层流出液。测定溶液中硝基苯的含量。

对比实施例1：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十二烷基硫酸钠30g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

对比实施例2：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、十二烷基三甲基溴化铵30g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

对比实施例3：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、自制0.8-1.0g/L的活性炭炭浆150g、聚氧乙烯醚30g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

对比实施例4：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、十二烷基苯磺酸钠12g聚氧乙烯醚18g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

对比实施例5：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液250g、十四烷基三甲基溴化铵18g，聚氧乙烯醚12g、乙醇100g、乙二醇丁醚100g，其余为去离子水，共计1000g。

结论

通过上述实施例以及对比实施例的研究，具体可见表1和表2，本发明所制备的复合型处理剂溶液在处理硝基苯污染土壤增效修复治理方面确实可行，比单一表面活性剂和复合型表面活性剂溶液处理硝基苯污染土壤增效修复治理具有较为明显的优势。由表可发现实施例2中的硝基苯累积洗脱量最高，本发明切实可行，在一定程度上为硝基苯土壤污染的增效修复治理提供了强有力的理论研究基础，为复合型表面活性剂溶液处理土壤硝基苯污染也提供了进一步的借鉴，具有较强的经济效益和环境效益。

表1

表2

实施例	气味	残留量	增效修复效果	洗脱量	胶束稳定性
						实施例1	较轻	低	好	好	增强
实施例2	较轻	较低	较好	较好	增强
						实施例3	较轻	较低	较好	较好	增强
实施例4	较轻	一般	一般	一般	增强
						实施例5	较轻	一般	一般	一般	增强
对比实施例1	较轻	一般	一般	一般	一般
						对比实施例2	较轻	一般	一般	一般	一般
对比实施例3	较轻	一般	一般	一般	一般
						对比实施例4	轻	低	好	好	增强
对比实施例5	轻	低	好	好	增强

Claims (3)

1.一种土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂，其特征在于，包含如下组分：95％乙醇与乙二醇丁醚混合溶液、0.8-1.0g/L 的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水，

其中，所述 95％乙醇和乙二醇丁醚混合溶液、0.8-1.0g/L 的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水分别占总投料质量比的25％、15％、1.2％、1.8％、10％、10％，其余为去离子水，共计 100％。

2.根据权利要求 1 所述的土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂，其特征在于，所述的季胺盐类阳离子型表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或任意几种组合。

3.根据权利要求 1 所述的土壤硝基苯污染的增效修复复合处理剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)随机选择土壤，除去植物残根、石块，自然风干，80 目过筛，避光保存；

2)制备 0.8-1.0g/L 的活性炭炭浆，制备硝基苯污染土壤样品；

3)将制备的硝基苯污染土壤样品放置到 95％的乙醇和乙二醇丁醚的混合溶液中进行预处理，静置 30min 后，过滤，被污染土壤待使用；

4)将 0.8-1.0g/L 的活性炭炭浆、季胺盐类阳离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙醇、乙二醇丁醚以及去离子水充分搅拌均匀，配制复合处理剂；

5)最后将复合处理剂对自制硝基苯污染土壤进行洗脱，得到修复的土壤。