CN112457858A - 一种有机污染土壤化学氧化修复药剂及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机污染土壤化学氧化修复药剂及使用方法，强氧化剂活化过硫酸盐可以很好地弥补其他活化方式的不足，使强氧化剂之间产生协同效应，从而形成高效的强氧化体系，例如OH·和SO₄ ^‑·相互激发形成了氧化性更强的体系，SO₄ ^‑·选择性降解含有供电子基团的有机污染物，而OH·可以非选择性降解具有吸电子基团的有机污染物，从而可以有效提高对有机污染物的处理效率。在预处理剂、活化剂、表面活性剂配合下，通过不同载体的过氧化氢活化过硫酸盐降解土壤中有机污染物，筛选出效果优异的活化过硫酸盐体系。

Description

一种有机污染土壤化学氧化修复药剂及使用方法

技术领域

本发明涉及土壤污染修复领域，具体是一种有机污染土壤化学氧化修复药剂及使用方法。

背景技术

近年来，随着我国产业政策转变，大批焦化厂、钢铁厂、化工厂等企业关闭和搬迁导致有机物污染场地不断出现，严重影响环境安全。针对有机污染场地土壤修复技术主要有热脱附、水泥窑协同、化学氧化、土壤淋洗、生物修复等技术。

热脱附技术虽然能有效去除土壤中挥发性物质，但破坏土壤中的有机质和水分，能耗较大，设备投资大。水泥窑协同技术处理污染物范围广，修复彻底，但处理周期受制于水泥生产线的生产能力且易影响水泥质量。土壤淋洗技术适于污染严重的土壤治理，能将土壤中的污染物质彻底去除，但土壤须具有高渗透能力，会带来的次生污染问题，土壤肥力减弱。生物修复技术操作简便，环境友好，但耗时长，不适于高浓度污染物。化学氧化修复技术对大部分有机污染物有效，工艺成熟易操作，修复周期短而得到广泛的研究，且逐步应用于工程实践中。对高浓度有机污染土壤，常规的化学氧化技术有局限性，药剂投加量大，氧化不彻底，容易发生副反应，难以达到修复目标。

高级化学氧化技术是利用氧化剂的强氧化性破坏目标有机物，从而使有机污染物完全矿化或转化为低毒、易自然降解的中间产物。最常用的氧化剂包括高锰酸钾、臭氧、芬顿试剂和过硫酸盐。其中高锰酸钾的氧化性相对较弱，仅适用于较易氧化的氯代烯烃类等有限的污染物，其还原产物二氧化锰可能会堵塞含水层，造成不利的水文地质变化，而且它的深紫色也会限制它的应用性。臭氧的氧化能力高于高锰酸钾，但其气相的性质导致的传质阻力致使其在饱和层的应用受限，实践中也并不常用。芬顿试剂氧化能力最强，对常见有机污染物都有效，但易分解，反应迅猛，易产生大量气体和热，导致部分挥发性和半挥发性有机污染物发生污染转移而非污染去除，对施工场地及周边环境造成安全隐患。过硫酸盐对于污染物的适用范围广，pH适宜性好，稳定性好，半衰期长，而且相比于高锰酸盐，其不易与土壤中的有机污染物等发生副反应，故在处理高浓度有机污染物含量的污染土壤时，过硫酸盐是更佳的选择。但是，单一的过硫酸盐并不能取得良好的氧化降解效果，一般需要活化产生硫酸根自由基SO₄ ^-·才能起到更好的降解效果，故需结合活化剂一起使用，从而获得强氧化性的SO₄ ^-，因此探寻高效、清洁的活化方式对过硫酸盐氧化技术有着现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机污染土壤化学氧化修复药剂及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有机污染土壤化学氧化修复药剂，由以下重量份的组分组成(总量为100份)：

作为本发明进一步的方案：所述预处理剂为生石灰。

作为本发明再进一步的方案：所述的活化剂为过碳酸钠或者过氧化钙。

作为本发明再进一步的方案：所述表面活性剂为吐温-80。

作为本发明再进一步的方案：所述的氧化剂为过硫酸钠或者过硫酸钾，也可以是过硫酸铵。

一种有机污染土壤化学氧化修复药剂的使用方法包括如下步骤：

1)、有机污染土壤清挖后，进行筛分破碎预处理，预处理过程中将投加预处理剂，降低土壤的含水率，改善土壤的物理性质，即含水率＜20％，粒径＜5mm。预处理剂的投加量为土壤质量的3～5％，依据原始土壤的黏性和含水率的情况进行现场调整；

2)、向经过预处理的污染土壤中投加3～5％的氧化剂复配药剂，操作过程中将污染土壤与氧化药剂进行充分混合搅拌，提高化学氧化的效率；

3)、搅拌均匀后，运至堆场，喷洒一定量的水，维持土壤含水率为30％左右，然后覆膜进行养护10-15天，养护温度为15℃-30℃。

作为本发明再进一步的方案：所述的有机污染土壤为多环芳烃或者多氯联苯，还可以为石油烃污染土壤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明预处理剂采用生石灰，由于刚挖掘的土壤含水率较高，不利于筛分破碎和药剂混合，因此首先混合入预处理剂，并进行翻拌，当土壤含水率降低后，再进行破碎、筛分、混合，另外，生石灰(CaO)结合了热活化和碱活化两种方式，形成碱热活化法。一方面通过石灰遇水放热，另一方面通过石灰溶于水形成的碱性条件实现过硫酸钠的活化。

2、本发明采用过碳酸钠、过氧化钙可以活化过硫酸根离子，通过形成多自由基(SO₄ ^-，HO·)来加快降解污染物，修复受污染的土壤，同时反应过程中可以产生碱性物质，避免土壤酸化。

3、本发明采用的表面活性剂可以起到增溶的效果，促进吸附在土壤表面的有机物及土壤内部的有机物溶解，降低有机物疏水性，增加与氧化剂接触机率，提高氧化降解效果，使得药剂适用范围更广。

4、本发明采用强氧化剂活化过硫酸盐可以很好地弥补其他活化方式的不足，使强氧化剂之间产生协同效应，从而形成高效的强氧化体系，有效提高对有机污染物的处理效率。

5、本发明药剂的成分廉价易得，修复效率高，绿色环保，不存在二次污染风险。

附图说明

图1为实施例一的不同氧化药剂配方对1，2-二氯苯污染土壤的去除效果图。

图2为实施例二的不同氧化药剂配方对石油烃污染土壤的去除效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种有机污染土壤化学氧化修复药剂，由以下重量的组分组成：

生石灰 1g

过碳酸钠、过氧化钙 1g、1g

吐温-80 0.1g

过硫酸钠 1g。

对比例1-6

对比例1-6的化学氧化修复药剂与实施例1的化学氧化修复药剂的组分不同，但同一组分的量相同，具体如下表1所示：

表1药剂投加量

组分	生石灰/g	过碳酸钠/g	过氧化钙/g	吐温-80/g	过硫酸钠/g
						对比例1	/	/	/	/	1
对比例2	1	/	/	/	1
						对比例3	1	/	/	0.1	1
对比例4	1	1	/	/	1
						对比例5	1	/	1	0.1	1
对比例6	1	1	/	0.1	1
						实施例1	1	1	1	0.1	1

试验一、氧化药剂对1，2-二氯苯污染土壤的修复效果

试验方法：

1、将7份1，2-二氯苯含量为2000mg/kg的污染土壤破碎筛分，得到7份粒径≤5mm的预处理土样；

2、取7份200g筛分破碎后的土样，分别加入1g生石灰，控制含水率在30％；

3、向7份预处理后的土样中分别加入实施例1和对比例1-6所述的化学氧化复配药剂，搅拌均匀；

4、将7份土样在15-30℃下养护10-15天，对处理后的有机污染物进行取样分析。

试验结果：

检测结果如下图1所示：

由图1可知，过硫酸盐降解1，2-二氯苯污染土壤无法达到修复目标，在预处理剂处理、表面活性剂及氧化剂活化协同作用下，1，2-二氯苯去除率逐步提高，最高可达95％。

实施例二

一种有机污染土壤化学氧化修复药剂，由以下重量的组分组成：

生石灰 1g

过碳酸钠、过氧化钙 2g、2g

吐温-80 0.2g

过硫酸钾 3g

对比例1-6

对比例1-6的化学氧化修复药剂与实施例1的化学氧化修复药剂的组分不同，但同一组分的量相同，具体如下表2所示：

表2药剂投加量

组分	生石灰/g	过碳酸钠/g	过氧化钙/g	吐温-80/g	过硫酸钾/g
						对比例1	/	/	/	/	3
对比例2	1	/	/	/	3
						对比例3	1	/	/	0.2	3
对比例4	1	2	/	/	3
						对比例5	1	/	2	0.2	3
对比例6	1	2	/	0.2	3
						实施例2	1	2	2	0.2	3

试验二、氧化药剂对石油烃污染土壤的修复效果

试验方法：

1、将7份1总石油烃含量为5000mg/kg的污染土壤破碎筛分，得到7份粒径≤5mm的预处理土样；

2、取7份200g筛分破碎后的土样，分别加入1g生石灰，控制含水率在30％；

3、向7份预处理后的土样中分别加入实施例1和对比例1-6所述的化学氧化复配药剂，搅拌均匀；

4、将7份土样在15-30℃下养护10-15天，对处理后的有机污染物进行取样分析。

试验结果：

检测结果如下图2所示：

由图2可知，过硫酸盐降解总石油烃污染土壤无法满足修复目标，通过预处理剂处理、表面活性剂及氧化剂活化协同，石油烃的去除率逐步提高，最高可达92％。

本发明的工作原理是：

强氧化剂活化过硫酸盐可以很好地弥补其他活化方式的不足，使强氧化剂之间产生协同效应，从而形成高效的强氧化体系，例如OH·和SO₄ ^-·相互激发形成了氧化性更强的体系，SO₄ ^-·选择性降解含有供电子基团的有机污染物，而OH·可以非选择性降解具有吸电子基团的有机污染物，从而可以有效提高对有机污染物的处理效率。在预处理剂、活化剂、表面活性剂配合下，通过不同载体的过氧化氢活化过硫酸盐降解土壤中有机污染物，筛选出效果优异的活化过硫酸盐体系。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种有机污染土壤化学氧化修复药剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成(总量为100份)：

2.根据权利要求1所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂，其特征在于，所述预处理剂为生石灰。

3.根据权利要求1所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂，其特征在于，所述的活化剂为过碳酸钠或者过氧化钙。

4.根据权利要求1所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂，其特征在于，所述表面活性剂为吐温-80。

5.根据权利要求1所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂，其特征在于，所述的氧化剂为过硫酸钠或者过硫酸钾，也可以是过硫酸铵。

6.一种如权利要求1所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、有机污染土壤清挖后，进行筛分破碎预处理，预处理过程中将投加预处理剂，降低土壤的含水率，改善土壤的物理性质，即含水率＜20％，粒径＜5mm。预处理剂的投加量为土壤质量的3～5％，依据原始土壤的黏性和含水率的情况进行现场调整；

2)、向经过预处理的污染土壤中投加3～5％的氧化剂复配药剂，操作过程中将污染土壤与氧化药剂进行充分混合搅拌，提高化学氧化的效率；

3)、搅拌均匀后，运至堆场，喷洒一定量的水，维持土壤含水率为30％左右，然后覆膜进行养护10-15天，养护温度为15℃-30℃。

7.根据权利要求6所述的有机污染土壤化学氧化修复药剂的使用方法，所述的有机污染土壤为多环芳烃或者多氯联苯，还可以为石油烃污染土壤。

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