CN108609716A - 一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁‑炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，主要是以铁‑炭混合物，结合缓释型过硫酸盐作为氧化剂去除地下水中存在的氯代烃污染物，属于环境修复技术领域；本发明的方法是在去除过程中，使含有氯代烃污染物的地下水与混合铁‑炭和缓释型过硫酸盐的氧化剂进行反应，从而达到处理氯代烃的目的。本方法的优越性在于：提出的铁‑炭优化的缓释型过硫酸盐能向地下水环境中缓慢释放氧化剂，提高其利用率和氯代烃去除效率，同时铁‑炭混合物能够进一步强化地下水中氯代烃的去除效果，适用于氯代烃污染地下水原位修复体系。
Description
技术领域
本发明涉及环境修复技术领域，具体是一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法。
背景技术
20世纪90年代以来，中国社会经济发展迅猛，城市化进程加快，产业结构调整深化，致使土地资源紧缺，加之人们对环境健康需求日益提升，因此许多城市开始落实工业企业关闭或搬迁。国家环境保护部和国土资源部联合发布的2005-2013年《全国土壤污染状况调查公报》显示，在我国重污染企业用地和工业废弃地分别有36.3％和34.9％受到污染，工业污染场地已经成为土地再开发的主要限制因素。氯代烃类溶剂(如1，1，1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯化炭等)是重要的化工原料和有机溶剂，由于生产、使用、储存和处置等过程中的不当操作，导致其成为污染场地地下水中广泛检出的有机污染物之一。氯代烃大部分为难降解有机化合物，具有潜在“三致”效应(致癌、致畸、致突变)。毒理学、动物及人体实验表明，低浓度下长期皮肤或呼吸接触氯代溶剂会对人体健康产生负面作用，影响肝、肾、中枢神经、生殖***等器官。
原位化学氧化(In-situ chemical oxidation，ISCO)是指在不移动受污染地下水和土壤的前提下，将氧化剂直接注入到地下污染源处，利用氧化作用直接降解去除污染物或者把污染物转化为稳定性强、不易移动的低毒性物质的过程。通常情况下，常用氧化剂包括高锰酸盐(MnO4 -)、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)以及过硫酸盐(S2O8 2-)等。过硫酸盐作为新型氧化剂，可以在水中电离产生过硫酸根离子(S2O8 2-)，其分子中存在过氧基(-O-O-)，氧化还原电位为2.1V，是一类氧化性较强的氧化剂。鉴于其活化种类丰富，目前是在污染场地修复过程中应用最为广泛的氧化剂。
过硫酸盐活化产生的自由基除了与目标污染物反应外，还会与地下环境中其他组分反应，降低氧化效率。现行活化过硫酸盐修复技术反应过快、污染羽有效治理范围窄、修复后地下水酸化严重等原因制约了该技术的广泛应用。利用缓释技术，经不同合成方法制备出的缓释型氧化药剂在地下水环境中较稳定，半衰期长，且可以针对特定污染物、特定场地污染特征合成产品，能极大地改善地下水原位化学氧化修复技术。铁-炭混合物能够形成微电解法，是根据金属的腐蚀电化学原理，利用形成的微电池效应降解水溶液中污染物的处理方法。近年来，微电解技术日益受到重视，尤其在难降解有机污染废水的处理应用中。由此，增强过硫酸盐的有效性和高效性，开发过硫酸盐的铁-炭优化的缓释方法以提高对污染物的降解效率是研究重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，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：
一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，采用过硫酸盐、水泥、黄沙和水按照一定配比混合，搅拌均匀，放置在圆柱体模具中成型，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂，选用铁-炭混合物作为优化材料，交替层叠放置在管柱中，选用石英砂作为填充介质，使氯代烃污染的地下水流经管柱，从而去除氯代烃。
作为本发明进一步的方案：所述的过硫酸盐为分析纯，水泥规格为P.O32.5普通硅酸盐水泥，黄沙粒径为0.25～0.35mm，采用超纯水制备，过硫酸盐、水泥、黄沙和水的质量比为1～4：4：1：3。
作为本发明进一步的方案：所述的缓释型过硫酸盐氧化剂为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体。
作为本发明进一步的方案：所述的氯代烃为三氯乙烷。
作为本发明进一步的方案：所述的铁-炭混合物为100目还原铁粉和20～50目椰壳活性炭的混合。
作为本发明进一步的方案：所述的铁-炭混合物为一层，缓释型过硫酸盐与石英砂填料为一层，进而交替层叠布置于管柱中。
作为本发明进一步的方案：包括以下步骤：
(1)过硫酸盐、水泥、黄沙和水按照一定配比混合，搅拌均匀；
(2)将步骤(1)配置的混合物填充到模具，模具内部形状为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂；
(3)将100目还原铁粉和20～50目椰壳活性炭进行混匀搅拌；
(4)将(2)制备的缓释型过硫酸盐氧化剂和(3)配置的混合物进行叠层交叉放置于管柱中，选用石英砂作为填充介质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用过硫酸盐、水泥、黄沙、水和铁-炭的复合作用，制成铁-炭优化的缓释型过硫酸盐氧化剂，制作过程渐变，成本低廉。本发明提出的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐氧化剂能够长期缓慢示范过硫酸盐，提高氧化剂的利用效率，克服地下环境中的其他物质对氧化剂的消耗，同时铁-炭混合物能够提高污染物的降解效果，有效地高效的去除氯代烃污染物。
具体实施方式
下面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1】
一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐配方：过硫酸盐2.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g、铁和炭均为5g/L。
将过硫酸盐2.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g混合，搅拌均匀，填充到模具，模具内部形状为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂。椰壳活性炭(20～50目)和还原铁粉(100目)进行混匀搅拌，铁和炭均为5g/L，将制备的缓释型过硫酸盐氧化剂和配置的铁-炭混合物进行叠层交叉放置于管柱中，选用石英砂作为填充介质，即得到铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法。
室温条件下，将配置好的0.15mM的三氯乙烷溶液缓慢通过制得的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐体系，12h后三氯乙烷的去除率达到57.3％，表明制得的氧化剂体系能够有效降解三氯乙烷。
【实施例2】
一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐配方：过硫酸盐6.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g、铁和炭均为5g/L。
将过硫酸盐6.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g混合，搅拌均匀，填充到模具，模具内部形状为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂。椰壳活性炭(20～50目)和还原铁粉(100目)进行混匀搅拌，铁和炭均为5g/L，将制备的缓释型过硫酸盐氧化剂和配置的铁-炭混合物进行叠层交叉放置于管柱中，选用石英砂作为填充介质，即得到铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法。
室温条件下，将配置好的0.15mM的三氯乙烷溶液缓慢通过制得的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐体系，12h后三氯乙烷的去除率达到82.4％，表明制得的氧化剂体系能够有效降解三氯乙烷。
【实施例3】
一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐配方：过硫酸盐8.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g、铁和炭均为5g/L。
将过硫酸盐8.0g、水泥8.0g、黄沙2.0g、水6.0g混合，搅拌均匀，填充到模具，模具内部形状为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂。椰壳活性炭(20～50目)和还原铁粉(100目)进行混匀搅拌，铁和炭均为5g/L，将制备的缓释型过硫酸盐氧化剂和配置的铁-炭混合物进行叠层交叉放置于管柱中，选用石英砂作为填充介质，即得到铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法。
室温条件下，将配置好的0.15mM的三氯乙烷溶液缓慢通过制得的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐体系，12h后三氯乙烷的去除率达到99.6％，溶液pH为9.92，过硫酸盐浓度11.51mM，表明制得的氧化剂体系能够有效降解三氯乙烷。
将得到的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐中加入氯代烃溶液，降解目标污染物，在不同时间段分析目标污染物浓度、过硫酸盐浓度和溶液pH的变化，发现得到的氧化剂能够长期缓慢的释放过硫酸盐，能够高效地去除氯代烃污染物。
本发明利用过硫酸盐、水泥、黄沙、水和铁-炭的复合作用，制成铁-炭优化的缓释型过硫酸盐氧化剂。本发明的优越性在于：制作过程简便，成本低廉；能够长期缓慢示范过硫酸盐，提高氧化剂的利用效率，克服地下环境中的其他物质对氧化剂的消耗；同时铁-炭混合物能够提高污染物的降解效果，有效地高效地去除氯代烃污染物。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (7)
1.一种铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，采用过硫酸盐、水泥、黄沙和水按照一定配比混合，搅拌均匀，放置在圆柱体模具中成型，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂，选用铁-炭混合物作为优化材料，交替层叠放置在管柱中，选用石英砂作为填充介质，使氯代烃污染的地下水流经管柱，从而去除氯代烃。
2.根据权利要求1所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，所述的过硫酸盐为分析纯，水泥规格为P.O32.5普通硅酸盐水泥，黄沙粒径为0.25～0.35mm，采用超纯水制备，过硫酸盐、水泥、黄沙和水的质量比为1～4：4：1：3。
3.根据权利要求1所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，所述的缓释型过硫酸盐氧化剂为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体。
4.根据权利要求1所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，所述的氯代烃为三氯乙烷。
5.根据权利要求1所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，所述的铁-炭混合物为100目还原铁粉和20～50目椰壳活性炭的混合。
6.根据权利要求1或5所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，所述的铁-炭混合物为一层，缓释型过硫酸盐与石英砂填料为一层，进而交替层叠布置于管柱中。
7.根据权利要求1-6任一项所述的铁-炭优化的缓释型过硫酸盐降解氯代烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)过硫酸盐、水泥、黄沙和水按照一定配比混合，搅拌均匀；
(2)将步骤(1)配置的混合物填充到模具，模具内部形状为直径3.0cm，高为2.0cm的圆柱体，在避光常温条件下自然风干，养护3～7天后，即可制得柱状缓释型过硫酸盐氧化剂；
(3)将100目还原铁粉和20～50目椰壳活性炭进行混匀搅拌；
(4)将(2)制备的缓释型过硫酸盐氧化剂和(3)配置的混合物进行叠层交叉放置于管柱中，选用石英砂作为填充介质。
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