CN111872099A - 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法 - Google Patents

一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111872099A
CN111872099A CN202010653677.0A CN202010653677A CN111872099A CN 111872099 A CN111872099 A CN 111872099A CN 202010653677 A CN202010653677 A CN 202010653677A CN 111872099 A CN111872099 A CN 111872099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
soil
large amount
crude oil
iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010653677.0A
Other languages
English (en)
Inventor
徐金兰
杜娟
樊沛琪
乔雪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Architecture and Technology
Original Assignee
Xian University of Architecture and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Architecture and Technology filed Critical Xian University of Architecture and Technology
Priority to CN202010653677.0A priority Critical patent/CN111872099A/zh
Publication of CN111872099A publication Critical patent/CN111872099A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
    • B01J31/28—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of the platinum group metals, iron group metals or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • C09K17/48—Organic compounds mixed with inorganic active ingredients, e.g. polymerisation catalysts
    • C09K17/50—Organic compounds mixed with inorganic active ingredients, e.g. polymerisation catalysts the organic compound being of natural origin, e.g. cellulose derivatives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法，包括吸油铁催化剂的制备：将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水搅拌混合，振荡反应，得到吸油铁催化剂；将制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水混合，连续振荡反应，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油过程。通过吸油铁催化剂结合相对含量高且疏水性强的富里酸和类腐植酸，催化剂的疏水性增强，催化双氧水产生的自由基利用效率高，土壤中大量原油可以被吸油铁催化氧化去除，达到高效氧化土壤中大量原油的目的。

Description

一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法
技术领域
本发明属于石油污染土壤原位修复领域，涉及吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法。
背景技术
近年来，随着石油的生产量和消费量的不断提高，石油污染土壤问题日益严重，特别是在油田区更为突出。污染土壤中石油的主要成分是为烷烃、多环芳烃、烯烃等，这些物质毒性大且有致癌作用，进入土壤吸附到颗粒后难以去除，还会引发进一步的反应破坏土壤理化特性，甚至影响到水体安全。针对石油污染土壤的修复技术中高级氧化工艺(AOPs)对原油处理是一种高效和广泛使用的技术。其中原位Fenton氧化可以产生大量氧化电位高(2.80V)的羟基自由基(·OH)，将污染土壤中的多种石油污染物氧化为无毒、易降解的小分子物质。与此同时Fenton工艺操作简单，是处理原油污染的最主要的AOPs之一。
现有研究报道较多的是关于提高石油烃中的短链或长链烷烃的氧化效果。如Pardo等通过加大双氧水(H2O2)浓度和铁浓度，将短链烷烃C14～C16的去除率提高了55％，而对于占比较大的烷烃C19的去除率仅提高了19％。虽然也有学者利用磁铁矿催化过氧化氢使占比较多的短链烷烃C17的去除量提高了303mg/kg，但对于占比较多的长链烷烃(C20)的去除量仅提高了22mg/kg，说明传统的Fenton催化剂对于原油的去除效果受链烃组分的影响较大。
综上所述可知对于石油烃中占比较多的大量烷烃的高效氧化去除及机制却很少有研究。在以上Fenton的体系中·OH对于大量原油或对以长链为主的大量原油的的利用效率均不是很高，这是由于其氧化方式不同所引起的。对于传统的Fenton体系通过用溶解性铁或铁矿物催化双氧水产生的·OH是在液相中，而石油污染土壤中的大量原油却附着于土壤固相体系中。因此，土壤固相中的大量原油需要进一步解析进入液相相才能被氧化，但是·OH在液相存在的寿命又很短，因此传统Fenton中·OH的利用效率不高。
针对这一问题，在土壤固相铁(Fe-SOM)的基础上，通过添加不同有机质及增加有机质含量后，合成出一种疏水性较强，且可以瞬时聚集并可高效氧化占比较多的大量原油，同时又不受链烃组分影响的一种吸油铁。这种吸油铁不仅可以在固相产生高瞬时强度的·OH，产生的·OH还能立刻氧化附近吸附的大量石油烃，从而大幅度提高了·OH的利用率。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法。通过制备一种吸油铁催化剂，可以结合相对含量高且疏水性强的富里酸和类腐植酸，因此催化剂的疏水性增强，催化双氧水产生的自由基利用效率高，土壤中大量原油可以被吸油铁催化氧化去除，达到高效氧化土壤中大量原油的目的。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，包括以下步骤：
1)吸油铁催化剂的制备
将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水按照质量比(1～2)：(0.35～0.61)：(48～120)：(290～300)搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下振荡反应，过滤、离心，滤出物冷冻、干燥；得到吸油铁催化剂；
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水按照质量比(0.4～0.5)：(30～50)：(5～8)：(50～70)加入容器中混合，并置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24～48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
进一步，所述土壤材料中有机质含量为0.01～0.02g/kg。
进一步，所述铁氧化合物为羟基铁或氧化铁。
进一步，所述类腐殖酸为黑殖酸或棕腐酸；类富里酸为富里酸。
进一步，所述步骤1)中，在转速为150～180r/min条件下振荡反应24h，离心分离，所述滤出物于-50℃冷冻干燥。
进一步，所述含油土壤包括普通大量原油土壤和长链大量原油土壤，所述普通大量原油土壤中链烃为C10～C40，所述长链大量原油土壤中链烃为C25～C40。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本发明将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水配制获得吸油铁催化剂，将制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水混合反应，实现吸油铁直接氧化土壤中大量原油。本发明用于提高土壤中大量原油的氧化量，吸油铁单位铁量去除的大量长链原油可达0.71～0.72mg TPH/mg Fe，远高于相应传统铁的单位铁量氧化大量长链原油(0.29～0.32mg TPH/mg Fe，是其的2.4倍。另外，吸油铁单位铁量去除的大量混合原油也高达0.80～0.93mg TPH/mg Fe；远高于是相应传统铁的单位铁量去除大量原油量，是其的3.1倍(0.26～0.29mg TPH/mg Fe。可见，吸油铁对大量长链原油和大量混合原油都可以高效去除，约为传统铁单位铁量去除原油量的3倍。吸油铁可以高效氧化去除原油，是由于吸油铁中类腐植酸和类富里酸相对含量较高(48％)，吸油铁中结合的较多疏水性强(辛醇水分配系数4.6～5)的类腐植酸和类富里酸，改变了吸油铁的极性和官能团，疏水性增强，吸附大量原油的量增加，因此，产生高强度的羟基自由基(10×10-2a.u.)的持续时间长(约10h)，直接氧化土壤中大量原油量不小于1354mg/kg，吸油铁单位铁量去除的大量长链原油不小于0.71mg TPH/mg Fe。吸油铁提高了固相体系中羟基自由基的利用率，避免了羟基自由基存在时间短、利用率低的缺陷，有效提高了大量原油的氧化去除效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1(a)为高SOM吸油铁的傅里叶红外图谱分析；
图1(b)为低SOM吸油铁的傅里叶红外图谱分析；
图2为吸油固相铁、普通固相铁以及传统铁中类富里酸酸和类腐殖酸与-C-O-C官能团、FeOOH峰面积的关系；
图3(a)为高SOM吸油铁对H2O2的分解；
图3(b)为高SOM吸油铁催化H2O2产·OH的瞬时强度变化曲线；
图4(a)为低SOM吸油铁对H2O2的分解；
图4(b)为低SOM吸油铁催化H2O2产·OH的瞬时强度变化曲线；
图5(a)为吸油铁对大量长链原油中大量烷烃的氧化量；
图5(b)为吸油铁对大量长链原油中中量烷烃的氧化量；
图5(c)为吸油铁对大量长链原油中少量烷烃的氧化量；
图5(d)为吸油铁对大量长链原油中TPH的氧化量；
图6(a)为吸油铁对大量普通原油中大量烷烃的氧化量；
图6(b)为吸油铁对大量普通原油中中量烷烃的氧化量；
图6(c)为吸油铁对大量普通原油中少量烷烃的氧化量；
图6(d)为吸油铁对大量普通原油中TPH的氧化量。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明的吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，包括以下步骤：
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.01～0.02g/kg的土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水按照质量(1～2)：(0.35～0.61)：(48～120)：(290～300)加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在150～180r/min转速条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
其中，土壤材料中有机质含量为0.01～0.02g/kg。铁氧化合物为羟基铁或氧化铁；类腐殖酸为黑殖酸或棕腐酸；类富里酸为富里酸，类腐殖酸和类富里酸之间可以以任意比例加入。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水按照质量比(0.4～0.5)：(30～50)：(5～8)：(50～70)加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24～48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
其中，含油土壤包括普通大量原油土壤和长链大量原油土壤，所述普通大量原油土壤中链烃为C10～C40，所述长链大量原油土壤中链烃为C25～C40。
下面通过测定方法，验证吸油铁直接氧化土壤中大量原油的性能。
通过碘量法测定H2O2分解完成(约48h)后，通过GC-FID测定残留总烃及各链烃的浓度，计算并比较两种体系对大量原油的氧化效果。通过傅立叶红外分析吸油铁中有机官能团特性。
可以从以下几方面看出采用本发明方法直接氧化土壤中大量原油的作用。
(1)吸油铁催化剂结构特性分析
本发明制备的高含量有机质吸油铁中官能团-C-O-C(1040cm-1)伸缩振动吸收峰强度分别为0.49和0.42，高于低含量有机质吸油铁中-C-O-C的伸缩振动吸收峰强度(0.33和0.24，见图1(a)、(b))。这说明吸油铁中的有机质可能是通过-C-O-C键与铁结合，而且高含量有机质吸油铁中含-C-O-C键的物质相对含量要高于低含量有机质吸油铁。
(2)吸油铁催化剂中有机质特性分析
吸油铁中类富里酸和类腐殖酸的辛醇水分配系数(log KOW分别约为7.3～7.6和5.6～15.0)与原油(5.6～15.0)接近，因此吸油铁的疏水性较强，易于吸附大量原油。当吸油铁催化剂中的铁量从1456mg/kg增加到2867mg/kg时，类富里酸和类腐殖酸占比从22％提高到48％(见图2)。可见吸油铁催化剂结合的类富里酸和类腐殖酸相对含量高，疏水性强，易于吸附原油。所以相对有机质含量较高的吸油铁催化剂更容易吸附大量原油。
(3)吸油铁催化H2O2特性研究
通过分析吸油铁催化双氧水分解的特性和·OH的产生特性可知，高含量有机质(高SOM)吸油铁和低含量有机质(低SOM)吸油铁均随着铁浓度的提高，·OH产量也在不断提高，最高达10×10-2a.u.(见图3(b)和图4(b))。说明吸油铁催化剂可以高效催化双氧水产生羟基自由基。另外，吸油铁催化双氧水比传统铁催化双氧水快，反应30～38h后(图3(a)和图4(a))，H2O2已完全分解，比传统铁(45～50h)缩短了近15h。可见吸油铁可以有效催化双氧水产生高强度的·OH，且自由基的持续时间较长。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。
实施例1：所用吸油铁催化剂中土壤材料的有机质含量为0.01g/kg(低SOM)，48mg的类腐殖酸和类富里酸，采用长链C25～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.01g/kg的土壤材料、铁氧化合物(羟基铁)、类腐殖酸(黑殖酸)和类富里酸(富里酸)和双氧水按照质量比1：0.4：60：300加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为180r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.4：35：5：70加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：2867mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达2036mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(910mg/kg)，是其3.1倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量长链原油可达0.71mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.32mg TPH/mg Fe)的2.2倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)。
实施例2：所用吸油铁催化剂中土壤材料的有机质含量为0.02g/kg(高SOM)，110mg的类腐殖酸和类富里酸，采用长链C25～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.02g/kg的土壤材料、铁氧化合物(氧化铁)、类腐殖酸(棕腐酸)和类富里酸和双氧水按照质量比2：0.4：120：290加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为170r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.5：30：8：54加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应40h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：2330mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达1678mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(449mg/kg)，是其3.7倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量原油可达0.72mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.29mg TPH/mg Fe)的2.5倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
实施例3：所用吸油铁催化剂中土壤材料的有机质含量为0.016g/kg(高SOM)，60mg的类腐殖酸和类富里酸，采用长链C25～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.015g/kg的土壤材料、铁氧化合物(氧化铁)、类腐殖酸(棕腐酸)和类富里酸和双氧水按照质量比1.5：0.35：48：290加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为150r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.45：50：6：50加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：2997mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达2128mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(727mg/kg)，是其2.9倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量原油可达0.71mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.29mg TPH/mg Fe)的2.4倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
实施例4：所用催化剂中土壤材料的有机质含量为0.01g/kg(低SOM)，70mg的类腐殖酸和类富里酸，采用大量C10～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.01g/kg的土壤材料、铁氧化合物(氧化铁)、类腐殖酸(棕腐酸)、类富里酸和双氧水按照质量比1：0.61：48：297加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为170r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.4：50：7：60加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：2173mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达1738mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(449mg/kg)，是其3.9倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量原油可达0.8mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.29mg TPH/mg Fe)的2.8倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
实施例5：所用催化剂中土壤材料的有机质含量为0.02g/kg(高SOM)，120mg的类腐殖酸和类富里酸，采用大量C10～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.02g/kg的土壤材料、铁氧化合物(氧化铁)、类腐殖酸(棕腐酸)、类富里酸和双氧水按照质量比2：0.5：80：290加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为160r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.5：45：8：55加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：1613mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达1452mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(449mg/kg)，是其3.2倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量原油可达0.9mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.29mg TPH/mg Fe)的3.1倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
实施例6：所用催化剂中土壤材料的有机质含量为0.01g/kg(低SOM)，55mg的类腐殖酸和类富里酸，采用大量C10～C40原油土壤。
1)吸油铁催化剂的制备
将有机质含量为0.01g/kg的土壤材料、铁氧化合物(氧化铁)、类腐殖酸(黑殖酸)、类富里酸和双氧水按照质量比1：0.55：100：300加入，搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速为150r/min条件下振荡反应24h，离心，滤出物于-50℃冷冻干燥；得到吸油铁催化剂。
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比0.4：35：5：65加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，吸油铁催化剂(铁量：1456mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量高达1354mg/kg，远高于传统铁对大量长链原油的TPH氧化量(653mg/kg)，是其2.1倍。并且，吸油铁催化剂的单位铁量去除的大量原油可达0.93mg TPH/mg Fe，是相应条件下传统催化剂对去除相应链烃氧化量(0.26mg TPH/mg Fe)的3.6倍，即实现了吸油铁高效直接氧化土壤中的大量原油，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
对比例1：针对长链原油土壤，采用非吸油铁催化剂氧化土壤中大量原油。
采用实施例1中方法，不添加类腐殖酸和类富里酸，得到非吸油铁催化剂；将非吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比为0.4：35：5：54加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应48h，即完成非吸油铁催化氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，非吸油铁催化剂(铁量：2506mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量为727mg/kg，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应原油的1/3。非吸油铁单位铁量去除的大量原油仅为0.29mg TPH/mg Fe，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应链烃氧化量的2/5，没有实现催化剂高效氧化石油烃，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
对比例2：针对长链原油土壤，采用非吸油铁催化剂氧化土壤中大量原油。
采用实施例2中方法，不添加类腐殖酸和类富里酸，得到非吸油铁催化剂。将非吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比为0.5：36：8：70加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应45h，即完成非吸油铁催化氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，非吸油铁催化剂(铁量：3032mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量为910mg/kg，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应原油(1678mg/kg)的1/2。非吸油铁单位铁量去除的大量原油仅为0.32mg TPH/mg Fe，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应链烃氧化量的4/9，没有实现催化剂高效氧化石油烃，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
对比例3：针对大量普通原油土壤，采用非吸油铁催化剂氧化土壤中大量原油。
采用实施例3中方法，不添加类腐殖酸和类富里酸，得到非吸油铁催化剂。将非吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比为0.5：50：7：50加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24h，即完成非吸油铁催化氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，非吸油铁催化剂(铁量：2251mg/kg)氧化去除大量长链原油的TPH量为653mg/kg，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应原油(2128mg/kg)的1/3。非吸油铁单位铁量去除的大量长链原油仅为0.26mg TPH/mg Fe，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应链烃氧化量的2/5，没有实现催化剂高效氧化石油烃，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
对比例4：针对大量普通原油土壤，采用非吸油铁催化剂氧化土壤中大量原油。
采用实施例4中方法，不添加类腐殖酸和类富里酸，得到非吸油铁催化剂。将非吸油铁催化剂、含油土壤、氧化剂和蒸馏水按照质量比为0.45：30：7：65加入容器中，进行混合，置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应36h，即完成非吸油铁催化氧化土壤中大量原油的过程。
反应结束后，非吸油铁催化剂对大量长链原油中TPH的氧化量为449mg/kg，这仅为吸油铁催化氧化去除大量长链原油TPH的1/4(1738mg/kg)，单位铁量去除的大量长链原油为0.29mg TPH/mg Fe，仅为相应条件下吸油铁催化剂氧化去除相应链烃氧化量的1/3，没有实现催化剂高效氧化石油烃，见图5(a)、(b)、(c)、(d)和图6(a)、(b)、(c)、(d)。
下面通过表1本发明不同实施例与对比例比较说明土壤大量原油的直接氧化性能。
表1土壤大量原油的直接氧化性能比较
Figure BDA0002575935890000131
本发明将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水配制获得吸油铁催化剂，将得到的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水混合反应，实现吸油铁直接氧化土壤中大量原油。本发明的特征在于提高土壤中大量原油的氧化量及吸油铁单位铁量去除的大量原油的能力。
通过表1中的实施例1～6与对比例1～4进行对比，可以看出，土壤中吸油铁直接氧化土壤中大量原油的量不小于1354mg/kg；吸油铁单位铁量去除的大量原油不小于0.71mgTPH/mg Fe。土壤中吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量后的原油的氧化量和吸油铁单位铁量去除的大量原油量都得到了较大幅度的改善，因此，本发明方法具有较好的应用潜力，值得推广应用。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)吸油铁催化剂的制备
将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水按照质量比(1～2)：(0.35～0.61)：(48～120)：(290～300)搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下在转速条件下振荡反应，过滤、离心，滤出物冷冻、干燥；得到吸油铁催化剂；
2)将步骤1)制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水按照质量比(0.4～0.5)：(30～50)：(5～8)：(50～70)加入容器中混合，并置于振荡器上连续振荡，常温条件下反应24～48h，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油的过程。
2.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，所述土壤材料中有机质含量为0.01～0.02g/kg。
3.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，所述铁氧化合物为羟基铁或氧化铁。
4.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，所述类腐殖酸为黑殖酸或棕腐酸；类富里酸为富里酸。
5.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，所述步骤1)中，在转速为150～180r/min条件下振荡反应24h，离心分离，所述滤出物于-50℃冷冻干燥。
6.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，所述含油土壤包括普通大量原油土壤和长链大量原油土壤，所述普通大量原油土壤中链烃为C10～C40，所述长链大量原油土壤中链烃为C25～C40。
7.根据权利要求1所述的一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，其特征在于，吸油铁直接氧化土壤中大量原油的量不小于1354mg/kg，吸油铁单位铁量去除的大量原油不小于0.71mg TPH/mg Fe。
8.一种权利要求1-7任一项所述方法采用的吸油铁催化剂，其特征在于，包括以下质量比的原料：
土壤材料1～2份；铁氧化合物0.35～0.61份；类腐殖酸和类富里酸48～120份；双氧水290～300份。
CN202010653677.0A 2020-07-08 2020-07-08 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法 Pending CN111872099A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010653677.0A CN111872099A (zh) 2020-07-08 2020-07-08 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010653677.0A CN111872099A (zh) 2020-07-08 2020-07-08 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111872099A true CN111872099A (zh) 2020-11-03

Family

ID=73150449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010653677.0A Pending CN111872099A (zh) 2020-07-08 2020-07-08 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111872099A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115430701A (zh) * 2022-08-23 2022-12-06 西安建筑科技大学 一种磁性亲油铁催化剂及催化氧化土壤中石油烃的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006247483A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 汚染土壌の処理方法
CN104889152A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 西安建筑科技大学 一种富含有机质土壤中石油污染物的选择性降解方法
CN105537259A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 西安建筑科技大学 一种能够促进固相直接降解吸附态石油烃的方法
CN107413835A (zh) * 2017-04-24 2017-12-01 武汉理工大学 一种石油类污染土壤的修复方法
CN110385129A (zh) * 2019-07-04 2019-10-29 陕西省土地工程建设集团有限责任公司 一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006247483A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 汚染土壌の処理方法
CN104889152A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 西安建筑科技大学 一种富含有机质土壤中石油污染物的选择性降解方法
CN105537259A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 西安建筑科技大学 一种能够促进固相直接降解吸附态石油烃的方法
CN107413835A (zh) * 2017-04-24 2017-12-01 武汉理工大学 一种石油类污染土壤的修复方法
CN110385129A (zh) * 2019-07-04 2019-10-29 陕西省土地工程建设集团有限责任公司 一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINLAN XU ET AL: "Efficient oxidation of macro-crude oil in soil using oil-absorbing Fe catalyzing H2O2", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115430701A (zh) * 2022-08-23 2022-12-06 西安建筑科技大学 一种磁性亲油铁催化剂及催化氧化土壤中石油烃的方法
CN115430701B (zh) * 2022-08-23 2023-11-10 西安建筑科技大学 一种磁性亲油铁催化剂及催化氧化土壤中石油烃的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mallakpour et al. Sawdust, a versatile, inexpensive, readily available bio-waste: From mother earth to valuable materials for sustainable remediation technologies
Rasouli et al. Biomass-derived activated carbon nanocomposites for cleaner production: a review on aspects of photocatalytic pollutant degradation
Gupta et al. A critical review on biochar-based catalysts for the abatement of toxic pollutants from water via advanced oxidation processes (AOPs)
WO2019229255A1 (en) Photocatalyst and photocatalytic methods for producing hydrogen
CN111013590B (zh) 生物炭负载四氧化三钴催化材料的制备方法
Niu et al. MnCeOx/diatomite catalyst for persulfate activation to degrade organic pollutants
Zulfajri et al. Retrieve of residual waste of carbon dots derived from straw mushroom as a hydrochar for the removal of organic dyes from aqueous solutions
CN112608743B (zh) 一种煤基荧光碳量子点的制备方法
Pierri et al. Biochar as supporting material for heterogeneous Mn (II) catalysts: Efficient olefins epoxidation with H2O2
Lin et al. Selective and efficient cleavage of lignin model compound into value-added aromatic chemicals with CuFe2O4 nanoparticles decorated on partially reduced graphene oxides via sunlight-assisted heterogeneous Fenton processes
Wang et al. Ultra‐Deep Oxidative Desulfurization of Model Oil Catalyzed by In Situ Carbon‐Supported Vanadium Oxides Using Cumene Hydroperoxide as Oxidant
Rukman et al. GO-Fe3O4 Nanocomposite from coconut shell: synthesis and characterization
CN111872099A (zh) 一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法
CN101891274A (zh) 一种室外自然光-过氧化氢协同处理结晶紫污染污水的方法
Qi et al. Intensification of oxidative desulfurization by Zr (IV)-ionic liquid-HPW composite activating H2O2 system and mechanism insight
Anas et al. Sodium dodecylbenzene sulfonate-modified biochar as an adsorbent for the removal of methylene blue
Mansoori et al. CuOx-MnOy@ biochar nanocatalyst synthesis for heterogeneous visible-light-driven Fenton-like: a resistant antibiotic degradation
CN114225917A (zh) 一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物及其制备方法与应用
Amanulla et al. Enhanced photodegradation of industrial dye using Ag3PO4@ N-doped graphene nanocomposite under visible light irradiation
CN111842465A (zh) 低自由基靶向氧化土壤中所有链烃的方法及靶向铁催化剂
CN107473326B (zh) 一种酸性TiO2水溶胶再生好氧颗粒污泥降解染料废水的联用方法
Ozogu et al. Photocatalytic Degradation of Toluene (Component of Crude Oil) Contaminated Water Using Titanium Dioxide Based Catalyst: A Review
CN109126873B (zh) 生物炭-铁卟啉复合材料及其制备方法和应用
CN115430701B (zh) 一种磁性亲油铁催化剂及催化氧化土壤中石油烃的方法
Praharaj et al. Magnetic nanoparticles in catalysis industry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201103

RJ01 Rejection of invention patent application after publication