CN108723079A - 一种土壤中有机污染物的快速去除工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：(1)预处理：取被有机污染物污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；(3)去除：反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌，催化降解有机物；(4)检测：从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物是否去除干净；(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤。本发明同步实现了土壤中有机污染物的富集和治理，省去了传统工艺中先富集再处理的漫长过程，大大简化了有机污染物的处理工序，显著提升治理效率。

Description

一种土壤中有机污染物的快速去除工艺
技术领域
本发明属于环境化学领域，具体涉及一种土壤中有机污染物的快速去除工艺。
背景技术
有机污染物的治理，是近年来环境治理领域的难题和技术研究热点。有关环境中有机污染物的去除，常见的工艺方法有微生物去除法、植物去除法、淋洗法、湿地修复法、催化降解法、化学-微生物联合修复方法、微波修复法、高温焙烧法、超声波修复法、紫外光照射法、氧化去除法及将上述方法协同使用的其他工艺方法。在这些方法中，催化降解法以太阳光为能源，具有简单快速，不产生二次污染的优点，值得深入研究探讨。
比如，申请号CN201210492831.6公开了一种结合光催化技术和静电纺丝技术对受多环芳烃污染的土壤进行修复的方法。具体的操作步骤包括以钛酸四丁酯和硝酸铋等物质配制纺丝液，通过高压电纺丝技术将带光催化活性的电纺纤维膜覆盖于待修复污染土壤表面，在日光暴晒下，通过水汽蒸腾作用带动多环芳烃迁移至光催化电纺纤维膜表面并经光催化降解。本发明的优点在于克服了光催化技术在土壤修复领域障碍，实现了太阳光能的充分利用，并有效保护土壤结构和肥力***，阻隔自然降水和多环芳烃挥发，限制多环芳烃的“蚱蜢跳效应”，起到正本清源的作用。申请号CN200610134208.8公开了一种多环芳烃污染土壤的紫外纳米TiO2催化降解方法，将污染土壤与纳米TiO2的混合物于器皿中铺平，纳米TiO2的加入量与污染土壤重量比为0.2％-5％，光照时间2-14天。
由于土壤中有机污染物的治理，关系到国计民生，虽然有较多的文献报导，但探索新型高效的有机污染物处理工艺，依然具有社会价值和科学挑战性。
发明内容
本发明的目的在于为环境污染治理领域提供一种土壤中有机污染物的快速去除工艺。
本发明优点为：去除污染物的速度快、效率高、易于操作、不产生二次污染。本发明创造性地提出了一种新的多环芳烃污染物处理新工艺。以可移动光伏电源为能源，采用紫外光促进、淋洗与去除同步进行的工艺实现土壤中有机污染物的快速高效去除，省去了传统工艺中先富集再处理的漫长过程，显著提升治理效率和处理效果。
本发明提供了一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被有机污染物污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；
(3)去除：反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌，催化降解有机物；
(4)检测：从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物是否去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤。
步骤(2)中，
所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1-2倍，优选为1.5倍；
所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的1-10％，优选为5％；
所述淋洗液由如下组分组成：乳酸酯35～45wt％，十二烷基苯磺酸钠1～5wt％，余量为水。
优选地，所述淋洗液由如下组分组成：乳酸酯40wt％，十二烷基苯磺酸钠3wt％，余量为水。
所述乳酸酯为乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等中的一种或多种。
所述催化剂为碳点修饰氧化锌，其制备方法为：将草酸与醋酸锌按摩尔比10:1置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明液体，然后将透明液体转移到坩埚中，并于200℃条件下干燥1h至没有气体放出；最后将得到的褐色蓬松的物质在500℃条件下煅烧4h后，快速冷却(冷却方法优选为风冷；降温速度为100℃/min)，得到浅色粉末(即碳点修饰氧化锌)。
步骤(3)中，
所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率优选为200W，波长为280-370nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；
步骤(3)的催化降解的时间为0.2-5h；
步骤(3)中所述的搅拌的速度为50-200rpm。
步骤(5)中，
所述水的用量为土壤质量的2-3倍；所述搅拌时间为10-30min，搅拌的速度为50-200rpm。
本发明中，所述反应釜的紫外灯和搅拌所需要的能源均来自可移动的太阳能光伏发电作为电源。
本发明所述土壤中有机污染物可以为有机染料罗丹明、苯酚等。
本发明具有如下优点：
1、本发明提出的一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，以可移动的太阳能光伏发电作为电源作为能源，为野外作业提供了便利。
2、本发明同步实现了土壤中有机污染物的富集和治理，省去了传统工艺中先富集再处理的漫长过程，大大简化了有机污染物的处理工序，显著提升治理效率。
3、本发明同时以可见光和/或紫外光作为催化剂的光源，显著提高光催化降解的效果，提高了处理污染土壤的效率。
4、本发明提出的一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，不产生二次污染，非常适合推广使用。
附图说明
图1为本发明所述土壤中有机污染物的快速去除工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例和对比例中的催化剂为碳点修饰氧化锌，其制备方法为：将草酸与醋酸锌按摩尔比10:1置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明液体，然后将透明液体转移到坩埚中，并于200℃条件下干燥1h至没有气体放出；最后将得到的褐色蓬松的物质在500℃条件下煅烧4h后，使用风冷快速冷却，降温速度为100℃/min，得到浅色粉末(即碳点修饰氧化锌)。
实施例和对比例中所述的淋洗液由如下组分组成：乳酸乙酯40wt％，十二烷基苯磺酸钠3wt％，余量为水。
实施例1
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被有机染料罗丹明污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌15min，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分淋洗液，去除体系中的水后，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌15min后已经完全去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤；所述水的用量为土壤质量的2倍，搅拌速度为200rpm。
实施例2
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被有机物苯酚污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌2h，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分淋洗液，去除体系中的水后，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌2h后已经完全去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤；所述水的用量为土壤质量的2倍，搅拌速度为200rpm。
实施例3
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被多环芳烃污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌4h，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌4h后已经完全去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤；所述水的用量为土壤质量的2倍，搅拌速度为200rpm。
对比例1
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被有机染料罗丹明污染的土壤(同实施例1中的土壤样品)，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入催化剂和淋洗液；所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：反应釜在阳光照射下，搅拌45min，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌45min后已经完全去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤；所述水的用量为土壤质量的2倍，搅拌速度为200rpm。
与实施例1相比较，对比例2不采用紫外灯照射，仅依靠阳光照射，在其他条件均相同的情况下，需要45min才能将罗丹明完全去除，实施例1的去除效率是对比例1的三倍。
对比例2
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被苯酚污染的土壤(同实施例3中的土壤样品)，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入水和催化剂；所述水的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌24h，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分液体，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示在搅拌24h有机污染物只去除了30％(与搅拌0h相比较)。
与实施例3相比较，对比例2不添加淋洗液，仅添加催化剂和水，在其他条件均相同的情况下，搅拌24h，苯酚的去除率只有搅拌初始的30％。
对比例3
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被苯酚污染的土壤(同实施例3中的土壤样品)，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液；所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌24h，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌24h后有机物的浓度几乎没有变化。
与实施例3相比较，对比例3不添加催化剂，仅添加淋洗液，在其他条件均相同的情况下，搅拌24h，有机物的浓度几乎没有变化。
对比例4
一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其包括如下步骤：
(1)预处理：取被苯酚污染的土壤(同实施例3中的土壤样品)，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入催化剂和质量分数40％的乳酸乙酯水溶液；所述乳酸乙酯水溶液的用量为预处理后的土壤质量的1.5倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的5％；
(3)去除：所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm；反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌24h，搅拌速度为200rpm，催化降解有机物；
(4)检测：搅拌过程中，从反应釜中取部分液体，通过液质联用仪检测体系中有机污染物含量，结果显示搅拌24h后只去除了46％(与搅拌0h相比较)。
与实施例3相比较，对比例5用质量分数40％的乳酸乙酯水溶液替换实施例3中的淋洗液，在其他条件均相同的情况下，搅拌24h，苯酚的去除率只有搅拌初始的46％。

Claims (8)

1.一种土壤中有机污染物的快速去除工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：取被有机污染物污染的土壤，粉碎，筛滤，除去直径大于1厘米的颗粒；
(2)进样：将预处理后的土壤放入底部装有搅拌叶轮的反应釜中，再倒入淋洗液和催化剂；
(3)去除：反应釜在阳光和紫外灯照射下，搅拌，催化降解有机物；
(4)检测：从反应釜中取部分淋洗液，通过液质联用仪检测体系中有机污染物是否去除干净；
(5)清洗：去除淋洗液后，将土壤和水混合，搅拌后，过滤分离，滤液为包含催化剂和淋洗液的混合体系，滤布上得到修复后的土壤。
2.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于：步骤(2)中，所述淋洗液的用量为预处理后的土壤质量的1-2倍；所述催化剂的用量为预处理后的土壤质量的1-10％。
3.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于：所述淋洗液由如下组分组成：乳酸酯35～45wt％，十二烷基苯磺酸钠1～5wt％，余量为水。
4.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于：所述淋洗液由如下组分组成：乳酸酯40wt％，十二烷基苯磺酸钠3wt％，余量为水。
5.根据权利要求3或4所述的去除方法，其特征在于：所述乳酸酯为乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等中的一种或多种。
6.所述催化剂为碳点修饰氧化锌，其制备方法为：将草酸与醋酸锌按摩尔比10:1置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明液体，然后将透明液体转移到坩埚中，并于200℃条件下干燥1h至没有气体放出；最后将得到的褐色蓬松的物质在500℃条件下煅烧4h后，快速冷却，得到浅色粉末。
7.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于：步骤(3)中，所述反应釜上方设置有紫外灯，紫外灯的功率为200W，波长为280-370nm，紫外灯与土壤之间的最小距离为15cm。
8.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于：步骤(3)的催化降解的时间为0.2-5h；所述的搅拌的速度为50-200rpm。
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