CN114367531B - 过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用 - Google Patents

过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用，属于有机污染土壤化学氧化修复技术领域。所述激活剂包括石灰粉、石英石粉、大理石粉、蠕绿泥石粉、白云母石粉和活性炭粉。本发明的过硫酸盐激活剂在常温下可以使用，与常用的过硫酸盐活化方法相比，其活化方式多样，活化效果更好，能改善土壤结构，没有二次污染。此外，所采用的原材料均易获取且成本低，该方法在活化过硫酸盐治理有机污染土壤方面具有广阔的应用前景。

Description

过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用
技术领域
本发明属于有机污染土壤化学氧化修复技术领域，具体涉及一种过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用。
背景技术
近年来，五氯苯酚(PCP)污染土壤已成为有机污染治理的重点，五氯苯酚具有不易被氧化、难水解、难挥发等特点，它的污染来源主要是杀虫剂、除草剂等有机氯农药的使用和降解，以及污水处理厂的氯化处理过程产生。据统计，化学有机氯农药在全球每年的生产量和使用量已达数百万吨，这些有机氯农药污染物具有“致癌、致畸、致突变”的危害，以及持久性、生物累积性和长距离迁移性，故受到人们的广泛关注。
有机污染土壤修复是指采用工程、技术和政策管理等手段，将场地的有机污染物消减、移除、固定，从而将其环境风险控制在人类健康可接受的水平。有机污染场地修复技术主要包括物理、化学、生物以及联合修复技术。
化学修复技术主要是向有机污染土壤中添加化学氧化药剂，包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧等。在土壤和地下水修复中，最常用的就是过硫酸盐，它的优点是现场操作较为简单，氧化能力强，使用安全性高，对土壤和地下水的环境质量影响最小。通常采用Fe2+、加热、碱和H2O2等活化剂活化过硫酸盐，产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO4-·,氧化还原电位E0＝2.6V)，能强化其对有机污染物的降解，以提高处理效率，降低处理成本。然而单一的活化方式很难最大程度的激发过硫酸盐的氧化性，有一些也是仅仅停留在实验室研究，很难大规模的在项目上应用，有的过渡金属离子很难保存，成本也比较昂贵。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种过硫酸盐激活剂及其活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种过硫酸盐激活剂，包括如下重量份的组分：30-50份石灰粉、10-15份石英石粉、10-15份大理石粉、17-20份蠕绿泥石粉、5-10份白云母石粉和5-10份活性炭粉。
进一步地，所述过硫酸盐激活剂包括如下任一组重量份的组分：
石灰粉30份、石英石粉15份、大理石粉15份、蠕绿泥石粉20份、白云母石粉10份和活性炭粉10份；
石灰粉35份、石英石粉14份、大理石粉14份、蠕绿泥石粉19份、白云母石粉9份和活性炭粉9份；
石灰粉40份、石英石粉13份、大理石粉13份、蠕绿泥石粉18份、白云母石粉8份和活性炭粉8份；
石灰粉45份、石英石粉12份、大理石粉12份、蠕绿泥石粉17份、白云母石粉7份和活性炭粉7份；
石灰粉48份、石英石粉11份、大理石粉11份、蠕绿泥石粉18份、白云母石粉6份和活性炭粉6份；
石灰粉50份、石英石粉10份、大理石粉10份、蠕绿泥石粉20份、白云母石粉5份和活性炭粉5份。
本发明还提供一种如上述过硫酸盐激活剂的制备方法，将各组分分别进行保温养护，然后分别粉碎过筛制备成粉末状，再按重量份搅拌混匀，得到过硫酸盐激活剂。
进一步地，上述制备方法中，所述保温养护为：将各组分在50-70℃下放置至少3天。
进一步地，上述制备方法中，所述粉碎过筛为：将保温养护后的各组分分别进行粉碎并过100目筛。
进一步地，上述制备方法中，所述按重量份搅拌混匀为：粉碎过筛的组分按照重量份数添加并进行搅拌混合，搅拌速度10-20r/min。
本发明还提供一种利用上述过硫酸盐激活剂活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用，具体过程为：将五氯苯酚污染土壤进行预处理，然后将过硫酸盐激活剂和过硫酸盐混合后施撒于五氯苯酚污染土壤中并搅拌均匀。
进一步地，上述应用中，所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。
进一步地，上述应用中，所述预处理的过程为：对五氯苯酚污染土壤进行干燥、筛分处理。
进一步地，上述应用中，所述过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的总质量为污染土壤质量的1-3％。
进一步地，上述应用中，所述过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的质量比为3:1。
进一步地，上述应用中，将施撒了过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的五氯苯酚污染土壤加水搅拌均匀，控制含水率为45％，放置3-5天进行稳定和养护。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的过硫酸盐激活剂采用天然矿石组分，对有机污染土壤没有二次污染。这些天然矿石粉末能以多种方式激活过硫酸盐，不会破坏土壤现有结构，对土壤理化性质影响较小。
(2)将本发明提供的过硫酸盐激活剂应用在活化过硫酸盐去除五氯苯酚中，过硫酸盐激活剂可以与过硫酸盐按比例混合直接施撒于五氯苯酚污染土壤中，使用方便、安全。原料组分的来源广泛、易保存、成本低，有利于大面积推广应用。
(3)将本发明提供的过硫酸盐激活剂应用在活化过硫酸盐去除五氯苯酚中，对五氯苯酚污染土壤的修复效果显著，大大降低了过硫酸盐的使用量，节约了药剂成本。
具体实施方式
以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种过硫酸盐激活剂，包括如下重量份的组分：30-50份石灰粉、10-15份石英石粉、10-15份大理石粉、17-20份蠕绿泥石粉、5-10份白云母石粉和5-10份活性炭粉。
需要说明的是，石灰粉在使用的过程中放出一定的热量，使过硫酸盐的O-O键断裂产生SO4 .-。石灰粉还能提高土壤pH，在碱性条件下SO4 -与OH-反应生成.OH，氧化性更强。石英石粉是过硫酸盐激活剂的重要组成部分，石英石粉中Si通过悬挂键与过渡金属离子发生作用，增加过渡金属离子与过硫酸盐接触的机会。大理石粉和白云母石粉在激活剂中起结构辅助作用，使各功能成分聚合在一起，共同发挥激活效果的作用，不起激活作用又不可或缺。蠕绿泥石粉在使用的过程中，其中天然的Fe产生过渡金属离子Fe2+，激活过硫酸盐。活性炭粉微孔结构发达，吸附性能良好，表面活性点位多，可降低反应的活化能，在较低温度和交短时间内完成对有机污染物的去除。
具体地，过硫酸盐激活剂可采用如表1所示的各组配方。
表1过硫酸盐激活剂配方
Figure BDA0003463881340000051
Figure BDA0003463881340000061
实施例2
本实施例提供一种如实施例1所述的过硫酸盐激活剂的制备方法，将各组分分别进行保温养护，然后粉碎过筛，按对应的重量份搅拌混匀得到粉末状的过硫酸盐激活剂。
在本实施例中，所述保温养护为：将各组分混匀后在50-70℃下放置至少3天，有利于激活各组分中的关键官能团，形成激活过硫酸盐的化学结构。
在本实施例中，所述粉碎过筛为：将保温养护后的组分分别进行粉碎并过100目筛。粉碎过筛可以增大激活剂的表面积，有利于与过硫酸盐充分结合并发挥效应；
在本实施例中，所述搅拌混匀中，搅拌速度为10-20r/min，使各组分充分接触混匀。
实施例3
本实施例提供一种利用实施例1所述的过硫酸盐激活剂活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用，包括：将五氯苯酚污染土壤预处理后，用过硫酸盐激活剂和过硫酸盐混合后施撒于五氯苯酚污染土壤中。
在本实施例中，所述预处理的过程为：对五氯苯酚污染土壤进行干燥、筛分处理。
在本实施例中，过硫酸盐激活剂与过硫酸盐的总质量为五氯苯酚污染土壤质量的1-3％，过硫酸盐激活剂和过硫酸盐质量比例为3:1。
在本实施例中，将施用了过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的五氯苯酚污染土壤加水搅拌均匀，控制含水率为45％左右，放置3-5天进行稳定和养护。
实施例4
将实施例1中表1所示的各组配方，按照实施例2所述的方法制备得到6组过硫酸盐激活剂，以湖南省株洲市某草甘膦农药厂搬迁后土壤为处理对象，该土壤五氯苯酚含量平均值为289.63mg/kg，进行去除五氯苯酚的应用。其中过硫酸盐激活剂添加量为污染土壤质量的1.5％，过硫酸盐(过硫酸钠)的添加量为污染土壤质量的0.5％。最终各组的PCP去除率分别为99.19％、98.67％、97.62％、97.25％、98.36％、99.81％。
另外，以湖南省株洲市某草甘膦农药厂搬迁后土壤为处理对象，该土壤五氯苯酚含量平均值为289.63mg/kg，进行以下三个对比例的去除五氯苯酚的应用，三个对比例的PCP去除率分别为89.39％、84.55％、78.15％。
对比例1：过硫酸盐激活剂为硫酸亚铁或氯化亚铁固体粉末，过硫酸盐为过硫酸钠，过硫酸盐激活剂添加量为污染土壤质量的1.5％，过硫酸钠的添加量为污染土壤质量的0.5％。
对比例2：过硫酸盐激活剂为氢氧化钠固体粉末，过硫酸盐为过硫酸钠，过硫酸盐激活剂添加量为污染土壤质量的1.5％，过硫酸钠的添加量为污染土壤质量的0.5％。
对比例3：不添加过硫酸盐激活剂，仅添加过硫酸钠，过硫酸钠的添加量为污染土壤质量的0.5％。
以上结果显示：相对于未添加过硫酸盐激活剂或添加单一过硫酸盐激活剂而言，实施例1中的过硫酸盐激活剂，PCP去除率显著提高。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种过硫酸盐激活剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：30-50份石灰粉、10-15份石英石粉、10-15份大理石粉、17-20份蠕绿泥石粉、5-10份白云母石粉和5-10份活性炭粉。
2.根据权利要求1所述的过硫酸盐激活剂，其特征在于，所述过硫酸盐激活剂包括如下任一组重量份的组分：
石灰粉30份、石英石粉15份、大理石粉15份、蠕绿泥石粉20份、白云母石粉10份和活性炭粉10份；
石灰粉35份、石英石粉14份、大理石粉14份、蠕绿泥石粉19份、白云母石粉9份和活性炭粉9份；
石灰粉40份、石英石粉13份、大理石粉13份、蠕绿泥石粉18份、白云母石粉8份和活性炭粉8份；
石灰粉45份、石英石粉12份、大理石粉12份、蠕绿泥石粉17份、白云母石粉7份和活性炭粉7份；
石灰粉48份、石英石粉11份、大理石粉11份、蠕绿泥石粉18份、白云母石粉6份和活性炭粉6份；
石灰粉50份、石英石粉10份、大理石粉10份、蠕绿泥石粉20份、白云母石粉5份和活性炭粉5份。
3.一种如权利要求1-2任一所述的过硫酸盐激活剂的制备方法，其特征在于，将各组分分别进行保温养护，然后分别粉碎过筛制备成粉末状，再按重量份搅拌混匀，得到过硫酸盐激活剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述保温养护为：将各组分在50-70℃下放置至少3天。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎过筛为：将保温养护后的各组分分别进行粉碎并过100目筛。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述按重量份搅拌混匀为：粉碎过筛的组分按照重量份数添加并进行搅拌混合，搅拌速度10-20r/min。
7.一种利用权利要求1-2任一所述过硫酸盐激活剂活化过硫酸盐去除五氯苯酚的应用，其特征在于，具体过程为：将五氯苯酚污染土壤进行预处理，然后将过硫酸盐激活剂和过硫酸盐混合后施撒于五氯苯酚污染土壤中并搅拌均匀。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述预处理的过程为：对五氯苯酚污染土壤进行干燥、筛分处理。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的总质量为污染土壤质量的1-3％。
11.根据权利要求7或10所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的质量比为3:1。
12.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将施撒了过硫酸盐激活剂和过硫酸盐的五氯苯酚污染土壤加水搅拌均匀，控制含水率为45％，放置3-5天进行稳定和养护。
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