CN110436605A - 铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法 - Google Patents

铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，该方法可与表面活性剂强化抽出处理技术(SEAR)联合使用，可以直接处理经表面活性剂强化抽出处理技术抽提出的含表面活性剂地下水中的氯代烃。该方法以过硫酸钠为氧化剂，工业废料铁刨花以填料的形式装填在填料柱中，作为过硫酸钠的活化剂。本发明具有以下优点：含表面活性剂的氯代烃污染地下水中的氯代烃去除率可稳定在80％以上；工艺条件简单、操作要求低、易于推广，降低处理成本，达到“以废治废”的目的，处理效果显著。

Description

铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的 方法
技术领域
本发明涉及地下水处理技术领域，具体地说，是一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法。
背景技术
地下水是水资源的重要组成部分，维持我国近60％的人口饮用和40％的农田灌溉，是举足轻重的供水水源，对于国民经济和社会发展、供水安全保障具有十分重要的作用。然而，随着我国工业化进程的加快、工业“三废”的不合理排放，地下水环境问题日益凸显，水质下降严重且不同程度地呈加重趋势。
氯代烃是重要的有机溶剂，常见的氯代烃包括三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)和1,1,1-三氯乙烷(TCA)等，被广泛应用于机械、电子零部件及衣物等的脱脂和清洗。由于大量的使用及在生产、运输、储存、使用过程中的不当处置，导致其成为土壤及地下水环境中广泛存在的有机污染物之一。其中，TCE是地下水中检出率较高的氯代烃污染物。大部分氯代烃为重质非水相液体(DNAPL)，密度比水大，能穿透地下水位滞留于饱和含水层底部。在饱和含水层中向下迁移时，若遇到粒径较细的土壤层时，可能无法穿透，堆积在其上形成重质聚集体。滞留在土壤和地下水中的氯代烃由于挥发、溶解或外力作用可进一步迁移，造成土壤和地下水环境更大范围污染。由于氯代烃在水中溶解度较低，流动性差，易于吸附在土壤介质上，特别是低渗透的粘土介质上，因此导致传统的抽出处理法效果不佳，并且容易产生反弹现象，修复成本较高。目前采用最多的方法是加入表面活性剂进行强化抽出处理(Surfactant EnhancedAquifer Remediation,SEAR)。
SEAR技术通过将表面活性剂原位注入含氯代烃的地下水污染源头区域，提高难溶或微溶有机污染物在水中的溶解度和流动性，将有机污染物从土壤介质上解析出来，通过设在含水层中的抽提井造成的水力梯度，将表面活性剂与被其溶解、乳化、恢复流动性的氯代烃液体一并通过抽提井抽出。抽提出的液体可以异地处置或现场处理去除污染物，处理后的水可被重新注入地下进一步驱动污染物的解析和溶解。作为一种原位修复技术，SEAR技术的主要优势是其可以解决氯代烃在低渗透土壤介质中和含水层底部难以去除的问题，避免了挖掘、运输、处理污染介质的需要，同时可以与其他修复技术组合使用。常用的表面活性剂主要为非离子型表面活性剂，包括吐温-80(Tween-80)、曲拉通X-100(TX-100)和月桂醇聚氧乙烯醚(Brij-35)等。较其他类型相比，非离子表面活性剂水溶性好、稳定性高、不易受外界因素如强电解质和酸碱的影响，且易于生物降解。
然而，SEAR技术只是一种单独的物理过程，仅利用表面活性剂增加了氯代烃在水相中的溶解度，提高其迁移性能，并没有真正去除水体中的目标污染物，因此地下水被抽出之后还需要与其他修复技术联用进行后续处理。过硫酸盐活化技术是一类新型的高级氧化技术，能够在活化剂的活化下产生硫酸根自由基，并通过一系列的链式反应产生羟基自由基，高效氧化降解有机污染物，是目前最具潜力的污染地下水修复技术之一。与Fenton反应类似，亚铁离子(Fe(II))是有效活化过硫酸盐的手段之一，但是亚铁离子在活化过硫酸盐体系中也存在着缺陷，反应过程中Fe(II)被迅速氧化为Fe(III)，形成沉淀，导致活化剂Fe(II)和氧化剂过硫酸盐的利用效率较低。此外，表面活性剂增溶氯代烃时会形成胶束结构，不利于氯代烃的氧化降解，因而需要消耗更多的氧化剂和活化剂，处理成本较高。因此需要开发一种可与SEAR技术联合应用处理氯代烃的方法，在控制成本的前提下，高效氧化去除含表面活性剂地下水中的氯代烃。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可与SEAR技术联合应用，氧化处理含表面活性剂地下水中氯代烃的方法，从而节约药剂使用量，降低处理成本。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，包括以下步骤：
(1)如附图1所示，含表面活性剂的氯代烃污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀；预先配制好的一定浓度的过硫酸钠溶液储存在氧化剂加药罐2中。
(2)含表面活性剂的氯代烃污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。
(3)待步骤(2)中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含表面活性剂和过硫酸钠氧化剂的氯代烃污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。取样口7，用于取样分析处理前污染地下水中氯代烃的浓度。
(4)含表面活性剂和过硫酸钠氧化剂的氯代烃污染地下水在填料柱9内停留一段时间后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。取样口14用于取样分析处理后水中氯代烃的浓度。
(5)步骤(3)和步骤(4)中取样口取出的样品立即转移到装有正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡，充分萃取，静置后，取上层有机相进行气相色谱分析。
进一步，步骤(1)中所述的氯代烃为三氯乙烯(TCE)，浓度为20～40mg/L。
进一步，步骤(1)中所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂吐温-80(Tween-80)、曲拉通X-100(TX-100)或月桂醇聚氧乙烯醚(Brij-35)，浓度为1～5g/L。
进一步，步骤(1)中所述的污染地下水收集罐1的有效容积为1L，密封性良好；罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐4连接，管路上设有蠕动泵3，用于从罐内向外抽水；罐体底部设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀。
进一步，步骤(1)中所述的氧化剂加药罐2用于储存氧化剂过硫酸钠溶液，有效容积为100mL；罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐4连接；管路上设有阀门6，开启后过硫酸钠溶液可流入中间水罐4。
进一步，步骤(2)中所述的中间水罐4的有效容积为2L，密封性良好；罐体上端除设有污染地下水进水口外，还设有加药口，用于注入氧化剂过硫酸钠溶液；罐体下端设有出水口，通过管路与填料柱9连接；管路上设有蠕动泵8，用于从罐内向外抽水；管路上另外设有取样口7，用于取样分析处理前污染地下水中氯代烃的浓度；罐体底部设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀。
进一步，步骤(2)中所述的氧化剂为过硫酸钠，购于上海阿拉丁试剂有限公司。中间水罐4加入过硫酸钠溶液后，罐内过硫酸钠与含表面活性剂地下水中的三氯乙烯的摩尔比例为20:1～60:1。
进一步，步骤(3)中所述的填料柱9为定制的玻璃柱，柱上端用聚四氟乙烯橡胶塞密封，密封性良好；柱内底部设有固定砂芯用于承载填料，并可以确保填料柱内的布水均匀。
柱子大小和填料的多少可根据地下水处理量决定，前提是要确保地下水在填料柱内有足够的停留时间，20～40min。
本发明实施例中所用的填料柱柱高220mm，柱内径15mm，填料柱内的填料层高度为15cm，填料铁刨花重量为55g，地下水在填料柱内的停留时间为20min。
进一步，步骤(3)中所述的填料铁刨花10为机械加工废料，其价格低廉、安全无害，取自上海某机械加工厂。铁刨花的主要成分为单质铁，性质活泼，在酸性溶液中可缓慢释放出Fe(II)，同时铁刨花中含有少量的碳、镍、铜等元素均可作为过硫酸钠的活化剂，活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基，并通过链式反应产生强氧化性的羟基自由基，氧化降解有机污染物。
进一步，步骤(4)中所述的含表面活性剂的氯代烃污染地下水在填料柱9内的停留时间为20～40min。
进一步，步骤(4)中所述的废液罐12的有效容积为2L，罐体上端设有进水口，通过管路与填料柱9的出水口连接，用于收集填料柱9中流出的溶液。管路上设有取样口11，用于取样分析处理后地下水中氯代烃的浓度。
进一步，步骤(5)中所述的正己烷萃取法为：取2.8mL正己烷于4.0mL棕色萃取瓶中，立即加入0.2mL待测样品，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
进一步，步骤(1)(2)(3)(4)(5)所述的反应温度均为室温(15～25℃)。
发明详述：
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，具体步骤如下：
如附图1所示，含表面活性剂的氯代烃污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀；预先配制好的一定浓度的过硫酸钠溶液储存在氧化剂加药罐2中。含表面活性剂的氯代烃污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。待溶液混匀后，利用蠕动泵8将含表面活性剂和过硫酸钠氧化剂的氯代烃污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含表面活性剂和过硫酸钠氧化剂的氯代烃污染地下水在填料柱9内停留一段时间后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。取样口7和取样口11分别用于取样分析处理前和处理后污染地下水中氯代烃的浓度。
所述的氯代烃为三氯乙烯(TCE)，浓度为20～40mg/L。
所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂吐温-80(Tween-80)、曲拉通X-100(TX-100)或月桂醇聚氧乙烯醚(Brij-35)，浓度为1～5g/L。
所述的污染地下水收集罐1的有效容积为1L，密封性良好；罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐4连接，管路上设有蠕动泵3，用于从罐内向外抽水；罐体底部设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀。
所述的氧化剂加药罐2用于储存氧化剂过硫酸钠溶液，有效容积为100mL；罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐4连接；管路上设有阀门6，开启后过硫酸钠溶液可流入中间水罐4。
所述的中间水罐4的有效容积为2L，密封性良好；罐体上端除设有污染地下水进水口外，还设有加药口，用于注入氧化剂过硫酸钠溶液；罐体下端设有出水口，通过管路与填料柱9连接；管路上设有蠕动泵8，用于从罐内向外抽水；管路上另外设有取样口7，用于取样分析处理前污染地下水中氯代烃的浓度；罐体底部设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀。
所述的污染地下水收集罐1和中间水罐4均放置在磁力搅拌器上，磁力搅拌器转速可调，调节范围为0～1000r/min，具体可设置为550～650r/min，混匀时间为5～10min。
所述的蠕动泵3和蠕动泵8的型号为LEAD FLUID BT100L，蠕动泵的转速可调节，调节范围为0～32mL/min。蠕动泵3的转速具体可设置为10mL/min，蠕动泵8的转速可依据地下水在填料柱的停留时间来调节，具体可设置为0.2～0.4mL/min。
所述的氧化剂为过硫酸钠，购于上海阿拉丁试剂有限公司。中间水罐4加入过硫酸钠溶液后，罐内过硫酸钠与含表面活性剂地下水中的三氯乙烯的摩尔比例为20:1～60:1。
所述的填料柱9为定制的玻璃柱，柱高220mm，柱内径15mm，柱上端用聚四氟乙烯橡胶塞密封，密封性良好。柱内底部设有固定砂芯用于承载填料，并可以确保填料柱内的布水均匀。填料柱内的填料层高度为15cm，填料为铁刨花10，重量为55g。
所述的填料铁刨花10为机械加工废料，其价格低廉、安全无害，取自上海某机械加工厂。铁刨花的主要成分为单质铁，性质活泼，在酸性溶液中可缓慢释放出Fe(II)，同时铁刨花中含有少量的碳、镍、铜等元素均可作为过硫酸钠的活化剂，活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基，并通过链式反应产生强氧化性的羟基自由基，氧化降解有机污染物。
所述的含表面活性剂的氯代烃污染地下水在填料柱9内的停留时间为20～40min。
所述的处理液收集罐12的有效容积为2L，罐体上端设有进水口，通过管路与填料柱9的出水口连接，用于收集填料柱9中流出的溶液。管路上设有取样口11，用于取样分析处理后污染地下水中氯代烃的浓度。
所述的正己烷萃取法为：取2.8mL正己烷于4.0mL棕色萃取瓶中，立即加入0.2mL待测样品，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
所述的反应温度为室温(15～25℃)。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)过硫酸钠因其具有较好的稳定性、水溶性、强氧化性、反应产物的友好性等，可以弥补其他氧化剂的不足。
(2)采用的填料铁刨花是机械制造企业、设备加工厂等生产过程中产生的下脚料，如果作为固体废弃物直接丢弃浪费资源。由于铁刨花的主要成分为单质铁，安全无害，性质活泼，在酸性溶液中可缓慢释放出Fe(II)，同时铁刨花中含有少量的碳、镍、铜等元素也可作为过硫酸钠的活化剂，活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基，并通过链式反应产生强氧化性的羟基自由基，氧化降解有机污染物，降低处理成本，并且铁刨花的使用寿命较长，因此本发明中将铁刨花作为填料，可有效活化过硫酸钠降解氯代烃，达到“以废治废”的目的。
(3)本发明的方法对三氯乙烯的降解效果明显，降解率可稳定在80％以上。
(4)该方法使用安全、简单易行、成本低廉、易于推广，可应用于含表面活性剂的氯代烃污染地下水的治理，且效果显著。
附图说明
图1为本发明中所述的含表面活性剂地下水中氯代烃的处理装置结构示意图(图中：1-污染地下水收集罐；2-氧化剂加药罐；3-蠕动泵；4-中间水罐；5-磁力搅拌装置；6-阀门；7-取样口；8-蠕动泵；9-填料柱；10-填料层铁刨花；11-取样口；12-处理液收集罐)。(注意：附图仅采用非常简化的形势且使用非准确的比率，仅用以方便、清晰的辅助说明本发明实施方法的目的。)
图2为实施例1方法后TCE去除率随时间的变化图。([Tween-80]0＝1g/L，[TCE]0＝20mg/L)
图3为实施例2方法后TCE去除率随时间的变化图。([Tween-80]0＝5g/L，[TCE]0＝20mg/L)
图4为实施例3方法后TCE去除率随时间的变化图。([Tween-80]0＝1g/L，[TCE]0＝40mg/L)
图5为实施例4方法后TCE去除率随时间的变化图。([TX-100]0＝1g/L，[TCE]0＝20mg/L)
图6为实施例5方法后TCE去除率随时间的变化图。([TX-100]0＝5g/L，[TCE]0＝20mg/L)
图7为实施例6方法后TCE去除率随时间的变化图。([TX-100]0＝1g/L，[TCE]0＝40mg/L)
图8为实施例7方法后TCE去除率随时间的变化图。([Brij-35]0＝1g/L，[TCE]0＝20mg/L)
图9为实施例8方法后TCE的去除率随时间的变化图。([Brij-35]0＝1g/L，[TCE]0＝40mg/L)
具体实施方式
以下提供本发明一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法的具体实施方式，提供8个实施例。但是应该指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂Tween-80的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L Tween-80的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L Tween-80的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含Tween-80和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L Tween-80和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图2)：该装置连续运行7d，含1g/L Tween-80和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例2
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂Tween-80的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含5g/L Tween-80的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取2.1429g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含5g/L Tween-80的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含Tween-80和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含5g/L Tween-80和9mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图3)：该装置连续运行7d，含5g/L Tween-80和9mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例3
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂Tween-80的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L Tween-80的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L Tween-80的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含Tween-80和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L Tween-80和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图4)：该装置连续运行7d，含1g/L Tween-80和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例4
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂TX-100的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L TX-100的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L TX-100的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含TX-100和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L TX-100和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图5)：该装置连续运行7d，含1g/L TX-100和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例5
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂TX-100的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含5g/L TX-100的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取2.1429g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含5g/L TX-100的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含TX-100和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含5g/L TX-100和9mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图6)：该装置连续运行7d，含5g/L TX-100和9mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例6
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂TX-100的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L TX-100的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L TX-100的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含TX-100和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L TX-100和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图7)：该装置连续运行7d，含1g/L TX-100和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例7
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂Brij-35的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L Brij-35的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L Brij-35的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含Brij-35和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L Brij-35和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图8)：该装置连续运行7d，含1g/L Brij-35和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(20mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
实施例8
一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂Brij-35的地下水中三氯乙烯的方法，包括以下步骤：
如附图1所示，含1g/L Brij-35的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水首先储存在污染地下水收集罐1中，并混匀。预先称取1.4286g过硫酸钠固体粉末并溶解在100mL水中，然后加入到氧化剂加药罐2中。将蠕动泵3的转速设置为10mL/min，含1g/L Brij-35的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在收集罐1中混匀后，利用蠕动泵3将水抽入中间水罐4；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐2中的过硫酸钠溶液流入中间水罐4，混匀罐内溶液。将蠕动泵8的转速设置为0.3mL/min，待中间水罐4中的溶液混匀后，利用蠕动泵8将含Brij-35和过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯污染地下水注入含有铁刨花填料10的填料柱9。含1g/L Brij-35和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱9内停留20min后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐12。该装置连续运行7d，每天在预定时间分别从取样口7和11取0.2mL样品，立即转移到装有2.8mL正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡5min充分萃取，静置5min后取上层有机相进行气相色谱分析。
测试结果表明(见附图9)：该装置连续运行7d，含1g/L Brij-35和6mM过硫酸钠氧化剂的三氯乙烯(40mg/L)污染地下水在填料柱内停留20min后，三氯乙烯去除率可稳定在80％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，包括以下步骤：
(1)含表面活性剂的氯代烃污染地下水储存在污染地下水收集罐(1)中，并混匀；预先配制好的一定浓度的过硫酸钠溶液储存在氧化剂加药罐(2)中；
(2)利用蠕动泵(3)将水抽入中间水罐(4)；开启阀门6，使储存在氧化剂加药罐(2)中的过硫酸钠溶液流入中间水罐(4)，混匀罐内溶液；
(3)利用蠕动泵(8)将步骤(2)中的混匀溶液注入含有铁刨花填料的填料柱(9)；取样口7，用于取样分析处理前污染地下水中氯代烃的浓度；
(4)步骤(3)中的混匀溶液在填料柱(9)内停留一段时间后，经填料柱上端出水口流入处理液收集罐(12)；取样口(14)用于取样分析处理后水中氯代烃的浓度；
(5)步骤(3)和步骤(4)中取样口取出的样品立即转移到装有正己烷的棕色萃取瓶中，室温下经涡旋振荡器震荡，充分萃取，静置后，取上层有机相进行气相色谱分析。
2.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的氯代烃为三氯乙烯(TCE)，浓度为20～40mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂吐温-80(Tween-80),曲拉通X-100(TX-100)或月桂醇聚氧乙烯醚(Brij-35)，浓度为1～5g/L。
4.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的污染地下水收集罐(1)的密封性良好；罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐(4)连接，管路上设有蠕动泵(3)，用于从罐内向外抽水；污染地下水收集罐(1)的罐体底部均设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀；
所述的氧化剂加药罐(2)用于储存氧化剂过硫酸钠溶液，罐体下端设有出水口，通过管路与中间水罐(4)连接；管路上设有阀门(6)，开启后过硫酸钠溶液可流入中间水罐(4)；
所述的中间水罐(4)的密封性良好；罐体上端除设有污染地下水进水口外，还设有加药口，用于注入氧化剂过硫酸钠溶液；罐体下端设有出水口，通过管路与填料柱(9)连接；管路上设有蠕动泵(8)，用于从罐内向外抽水；管路上另外设有取样口(7)，用于取样分析处理前污染地下水中氯代烃的浓度；罐体底部设有磁力搅拌装置，用于罐内溶液的混匀；
所述的处理液收集罐(12)的罐体上端设有进水口，通过管路与填料柱(9)的出水口连接，用于收集填料柱(9)中流出的处理液；管路上设有取样口(11)，用于取样分析处理后污染地下水中氯代烃的浓度。
5.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，污染地下水收集罐(1)和中间水罐(4)均放置在磁力搅拌器上，磁力搅拌器转速可调，调节范围为0～1000r/min，具体可设置为550～650r/min，混匀时间为5～10min。
6.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的蠕动泵(3)和蠕动泵(8)的转速可调，调节范围为0～32mL/min。
7.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，中间水罐(4)加入过硫酸钠溶液后，罐内过硫酸钠与含表面活性剂地下水中的三氯乙烯的摩尔比例为20:1～60:1。
8.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的填料柱(9)为定制的玻璃柱，柱上端用聚四氟乙烯橡胶塞密封，密封性良好；柱内底部设有固定砂芯用于承载填料，并可以确保填料柱内的布水均匀。
9.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的填料铁刨花(10)为机械加工废料，其价格低廉、安全无害，取自上海某机械加工厂；铁刨花的主要成分为单质铁，性质活泼，在酸性溶液中可缓慢释放出Fe(II)，同时铁刨花中含有少量的碳、镍、铜等元素均可作为过硫酸钠的活化剂，活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基，并通过链式反应产生强氧化性的羟基自由基，氧化降解有机污染物。
10.根据权利要求1所述的一种铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的含表面活性剂的氯代烃污染地下水在填料柱内的停留时间为20～40min。
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