CN117259419A - 一种土壤中多环芳烃污染的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤修复技术领域，提供了一种土壤中多环芳烃污染的处理方法。该方法包含下列步骤：将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。在本发明中，球磨技术产生的机械力化学作用可以高效活化过硫酸盐，加速其产生硫酸根自由基和羟基自由基，作用于污染物，使多环芳烃发生开环反应，形成无毒、无害的小分子化合物和CO2，从而使污染物降解。本发明可以提高过硫酸盐的活化效率，实现污染土壤中16种多环芳烃的同步高效去除，避免了过量氧化药剂的加入，对土壤的理化性质影响较小，反应条件温和、操作简单、pH适用范围广、去除成本低，在环境土壤污染控制领域有很大潜力。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种土壤中多环芳烃污染的处理方法。
背景技术
随着化工、煤炭、钢铁、农药等行业的发展，若产生的污染物处理不及时，可能会带来一定的生态风险，尤其是场地土壤的污染。在众多土壤的修复方法中，以过硫酸盐为氧化剂的高级氧化技术具有修复效率高、周期短的特点，成为解决有机污染土壤修复的有效方法。过硫酸盐在自然条件下比较稳定，通常需要活化来产生具有强氧化性的硫酸根自由基和羟基自由基，进而攻击有机污染物，达到降解、去除的目的。
然而，在活化过硫酸盐的技术中，热活化过硫酸盐技术能耗高；光活化过硫酸盐技术不适用于土壤介质；碱活化过硫酸盐容易导致土壤pH过高。因此，有必要研发一种过硫酸盐的高效活化方式，减少过硫酸盐的过量消耗，达到稳定高效去除土壤中有机污染物的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种土壤中多环芳烃污染的处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种土壤中多环芳烃污染的处理方法，包含下列步骤：
将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
作为优选，所述土壤中多环芳烃的浓度为1.0～50.0mg/kg。
作为优选，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
作为优选，所述多环芳烃包含萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝和茚并(1,2,3-c,d)芘中的一种或几种。
作为优选，所述土壤和过硫酸盐的质量比为5～100：1。
作为优选，球磨所用球磨珠的材质为氧化锆。
作为优选，所述土壤与球磨珠的质量比为0.01～1：1。
作为优选，所述球磨的转速为200～800r/min。
作为优选，所述球磨的时间为30～600min。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种土壤中多环芳烃污染的处理方法，包含下列步骤：将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。在本发明体系中，球磨技术产生的机械力化学作用可以高效活化过硫酸盐，加速其产生硫酸根自由基和羟基自由基，作用于污染物，使多环芳烃发生开环反应，形成无毒、无害的小分子化合物和CO2，从而使污染物降解。本发明可以提高过硫酸盐的活化效率，实现污染土壤中16种多环芳烃的同步高效去除，避免了过量氧化药剂的加入，对土壤的理化性质影响较小，反应条件温和、操作简单、pH适用范围广、去除成本低，在环境土壤污染控制领域有很大潜力。
具体实施方式
本发明提供了一种土壤中多环芳烃污染的处理方法，包含下列步骤：
将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
在本发明中，所述土壤中多环芳烃的浓度优选为1.0～50.0mg/kg，进一步优选为5.0～45.0mg/kg，更优选为10.0～30.0mg/kg。
在本发明中，所述过硫酸盐优选为过二硫酸盐，进一步优选为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
在本发明中，所述多环芳烃优选包含萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝和茚并(1,2,3-c,d)芘中的一种或几种。
在本发明中，所述土壤和过硫酸盐的质量比优选为5～100：1，进一步优选为10～80：1，更优选为20～50：1。
在本发明中，球磨在氧化锆球磨罐中进行，球磨时加入球磨珠，球磨所用球磨珠的材质优选为氧化锆。
在本发明中，所述土壤与球磨珠的质量比优选为0.01～1：1，进一步优选为0.1～0.8：1，更优选为0.2～0.5：1。
在本发明中，所述球磨的转速优选为200～800r/min，进一步优选为350～700r/min，更优选为500～650r/min。
在本发明中，所述球磨的时间优选为30～600min，进一步优选为60～500min，更优选为90～240min。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将10g土壤(土壤中多环芳烃的浓度为15.0mg/kg)和1.0g过硫酸钠混合，置于氧化锆球磨罐中，加入50g的氧化锆球磨珠，在行星式球磨机中，转速为500r/min的条件下球磨120min，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
实施例2
控制实施例1中其它条件不变，将过硫酸钠的质量修改为0.5g。
实施例3
控制实施例1中其它条件不变，将过硫酸钠的质量修改为1.5g。
实施例4
控制实施例1中其它条件不变，将过硫酸钠的质量修改为2.0g。
实施例5
控制实施例1中其它条件不变，将球磨的转速修改为350r/min。
实施例6
控制实施例1中其它条件不变，将球磨的转速修改为650r/min。
实施例7
控制实施例1中其它条件不变，将球磨的时间修改为60min。
实施例8
控制实施例1中其它条件不变，将球磨的时间修改为180min。
实施例9
控制实施例1中其它条件不变，将球磨的时间修改为240min。
对比例1
将10g土壤(土壤中多环芳烃的浓度为15.0mg/kg)和1g过硫酸钠混合，放入离心管中，在温度为25℃，转速为200r/min的条件下振荡120min，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
对比例2
将10g土壤(土壤中多环芳烃的浓度为15.0mg/kg)和50g的氧化锆球磨珠混合置于氧化锆球磨罐中，在行星式球磨机中，转速为500r/min的条件下球磨120min，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
测试实施例1～9和对比例1～2处理后土壤中的多环芳烃，得到实施例1～9和对比例1～2中多环芳烃的去除结果，如表1所示。
表1实施例1～9和对比例1～2中多环芳烃的去除结果
| 试验 | 16种多环芳烃总去除率 |
| 实施例1 | 79.5％ |
| 实施例2 | 49.6％ |
| 实施例3 | 66.5％ |
| 实施例4 | 67.9％ |
| 实施例5 | 26.6％ |
| 实施例6 | 65.1％ |
| 实施例7 | 68.5％ |
| 实施例8 | 79.9％ |
| 实施例9 | 80.2％ |
| 对比例1 | 22.5％ |
| 对比例2 | 5.4％ |
由表1可知，球磨耦合过硫酸盐体系对土壤中16种多环芳烃的降解去除效果优于其他反应体系；在一定范围内增加过硫酸钠的含量，可以提高土壤中多环芳烃的去除率，但当超过一定范围后，继续增加过硫酸钠的含量，多环芳烃的去除率反而降低；在一定范围内提高球磨转速，可以提高土壤中多环芳烃的去除率，但当超过一定范围后，继续提高转速，多环芳烃的去除率反而降低；在一定范围内延长球磨时间会提高多环芳烃的去除率，但当超过一定范围时，继续延长球磨时间，多环芳烃去除率的提高不明显，考虑到成本问题，应控制球磨时间在优选范围内。
由以上实施例可知，本发明提供了土壤中多环芳烃污染的处理方法，包含下列步骤：将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。在本发明体系中，球磨技术产生的机械力化学作用可以高效活化过硫酸盐，加速其产生硫酸根自由基和羟基自由基，作用于污染物，使多环芳烃发生开环反应，形成无毒、无害的小分子化合物和CO2，从而使污染物降解。本发明可以提高过硫酸盐的活化效率，实现污染土壤中16种多环芳烃的同步高效去除，避免了过量氧化药剂的加入，对土壤的理化性质影响较小，反应条件温和、操作简单、pH适用范围广、去除成本低，在环境土壤污染控制领域有很大潜力。
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来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种土壤中多环芳烃污染的处理方法，其特征在于，包含下列步骤：
将土壤和过硫酸盐混合，进行球磨，完成对土壤中多环芳烃污染的处理。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述土壤中多环芳烃的浓度为1.0～50.0mg/kg。
3.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
4.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述多环芳烃包含萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝和茚并(1,2,3-c,d)芘中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述土壤和过硫酸盐的质量比为5～100：1。
6.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于，球磨所用球磨珠的材质为氧化锆。
7.如权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述土壤与球磨珠的质量比为0.01～1：1。
8.如权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述球磨的转速为200～800r/min。
9.如权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述球磨的时间为30～600min。
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