一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法，先电动输送非离子型表面活性剂与氧化剂Na2S2O8至整个污染土壤区域，然后通过电阻加热污染土壤至目标温度活化Na2S2O8生成氧化能力更强的活性自由基原位降解污染物。本发明专利技术能够实现低渗透性多环芳烃污染土壤原位修复效率的提高以及无二次重金属污染。污染。污染。

【技术实现步骤摘要】
一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法


[0001]本专利技术属于有机污染土壤修复领域，具体涉及一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法。

技术介绍

[0002]由于过去几十年工业污染物的粗犷排放，石油化工企业的易地搬迁，以及农业生产中农药的大量使用与长期积累，我国大部分的可用土壤区域受有机污染严重。这些有机污染物，尤其是多环芳烃类为代表性的高毒性有机污染物，由于高难降解性，低水溶性等特性，长期附着于土壤基质上，成为长期的污染源，对周围的生态系统以及人类健康造成严重的威胁。
[0003]有机污染土壤修复的现有技术中，以过硫酸钠为氧化剂的原位高级氧化工艺因无选择性降解绝大部分有机污染物，并具有效率高、修复周期短、工艺装置简单和修复成本低等优点，成为了污染场地修复中最常用的技术手段。但该原位高级氧化工艺存在以下几个缺陷：1)大多数真实污染场地是低渗透性土质地带，常规的注入手段能输送氧化剂的范围有限；2)大部分有机污染物，如多环芳烃类水溶性非常低，附着于土壤表面有机质中或土壤颗粒内部，而氧化降解于主要发生于水相中且降解效率高，因此有机污染物与氧化剂或衍生的氧化活性自由基(存在时间非常短，会自然淬灭)接触率低，造成氧化剂的非生产性消耗；3)过硫酸钠(E0＝1.8
‑
2.0V)氧化能力远远不如活化衍生的活性自由基SO4‑
·
(E0＝2.6
‑
3.0V)与
·
OH(E0＝2.8
‑
3.2V)，过硫酸钠的可控活化也是一大难题。<br/>[0004]因此以过硫酸钠为氧化剂的原位高级氧化工艺需要与其他技术联合才能达到更高效的修复目的。如CN 111889502A公开的技术方案中利用电动修复手段通过电渗、电迁移、电泳等迁移作用成功将氧化剂输送到低渗透性目标污染区域，提高了有机污染物的去除率；CN 110695080A、CN 110711770A与CN 111250527A公开的技术方案通过电动迁移作用将表面活性剂或络合剂，氧化剂共同输送到污染土壤中，并额外添加纳米零价铁等外源活化金属离子，提高了氧化剂的活化能力，有机污染物的溶解性及与氧化活性自由基的接触率，极大的提高了有机污染物的修复效率。以上现有技术主要存在的问题是：额外引入的金属离子，易与土壤发生阳离子交换或与电极反应产生的OH
‑
以沉淀形式存在于土壤基质中，造成土壤重金属二次污染与土壤堵塞；表面活性剂或络合剂自身消耗或与污染物竞争氧化剂或氧化活性自由基。因此污染物去除效率，特别是以上技术针对低渗透性污染土壤的修复效果还需要进一步的探究与提高。尽管CN 106269843A与CN 107570532A公开了通过电动输送氧化剂与电阻加热土壤活化氧化剂来修复有机污染土壤，1分子过硫酸钠在50
‑
60℃下裂解为2分子SO4‑
·
自由基，以避免活化金属离子的引入，但有机污染物与氧化剂或氧化活性自由基接触率低，导致大部分氧化剂活化后非生产性消耗。
[0005]因此有必要开发集低水溶性有机污染物的可氧化利用度的提高，氧化剂的输送以及后续无金属离子活化氧化剂于一体的技术，以达到更高效无二次污染地修复低渗透性有机污染土壤。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法，包括如下步骤：
[0009](1)将NaNO3水溶液原位注入待修复的土壤为渗透系数＜10
‑6cm/s的低渗透性多环芳烃污染土壤中，使NaNO3水溶液与低渗透性多环芳烃污染土壤充分接触，获得饱和污染湿土壤；
[0010](2)在饱和污染湿土壤的一端挖设一阳极室，另一端挖设一阴极室；阳极室中装有非离子型表面活性剂溶液，阴极室中装有Na2S2O8溶液，非离子型表面活性剂溶液和Na2S2O8溶液的溶剂均为NaNO3水溶液；将多孔金属氧化物涂层电极设于阳极室中作为阳极，将多孔Ti电极网设于阴极始终作为阴极，将阳极与阴极分别连接直流电源，阳极室和阴极室都用多孔板与饱和污染湿土壤相隔开，且多孔板与饱和湿土壤之间设有滤纸以防止饱和污染湿土壤进入阳极室和阴极室；通过上述直流电源在阳极和阴极上施加电压梯度以向饱和污染湿土壤中电动输送Na2S2O8和非离子型表面活性剂溶液；
[0011](3)然后在饱和污染湿土壤中插入交流电阻，通电加热交流电阻使饱和污染湿土壤的温度升温至活化温度并保持以活化Na2S2O8分解为活性自由基，对多环芳烃进行原位氧化降解。
[0012]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述NaNO3水溶液的浓度为0.005
‑
0.015mol/L。
[0013]进一步优选的，所述NaNO3水溶液与所述低渗透性多环芳烃污染土壤的质量比为1∶1.5
‑
2.4。
[0014]更进一步优选的，所述非离子型表面活性剂溶液的浓度为0.5
‑
2.0wt％，，其中的非离子型表面活性剂为吐温80、曲拉通X
‑
100、皂苷和鼠李糖脂中的至少一种。
[0015]更进一步优选的，所述Na2S2O8溶液的浓度为10
‑
20wt％。
[0016]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述电压梯度为1.0
‑
2.0V/cm。
[0017]进一步优选的，所述电动输送的时间为10
‑
15d。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述活化温度为50
‑
70℃。
[0019]进一步优选的，所述保持的时间为5
‑
10d。
[0020]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述多环芳烃在所述低渗透性多环芳烃污染土壤中的浓度为1000
‑
2000mg/kg。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1、现有技术中Na2S2O8从阳极加入，大量离子随电渗进入土壤后，由于焦耳效应造成土壤急剧升温，使Na2S2O8还未完全到达目标污染区域便热分解，造成自由基SO4‑
·
大量非生产性消耗，并酸化土壤，使土壤pH值低于零点电荷，进一步导致电渗流发生反向(阴极到阳极)，Na2S2O8电动输送失败。而在本专利技术中，Na2S2O8从阴极加入，通过电迁移从土壤阴极端向阳极迁移，非离子型表面活性剂从阳极加入，通过从阳极到阴极的电渗流带动迁移，难溶性多环芳烃更多的溶进土壤水溶液中，可氧化利用度提高，后续热活化氧化剂降解污染物效率能得到极大提高；同时输送阶段氧化剂与表面活性剂从不同电极室加入能避免两者发生非生产性消耗以及避免表面活性剂因氧化降解而降低的增溶效果。
[0023]2、本专利技术通过电阻加热土壤至目标温度50
‑
70℃，能缓慢活化Na2S2O8分解为氧化性更强的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将NaNO3水溶液原位注入待修复的土壤为渗透系数＜10
‑6cm/s的低渗透性多环芳烃污染土壤中，使NaNO3水溶液与低渗透性多环芳烃污染土壤充分接触，获得饱和污染湿土壤；(2)在饱和污染湿土壤的一端挖设一阳极室，另一端挖设一阴极室；阳极室中装有非离子型表面活性剂溶液，阴极室中装有Na2S2O8溶液，非离子型表面活性剂溶液和Na2S2O8溶液的溶剂均为NaNO3水溶液；将多孔金属氧化物涂层电极设于阳极室中作为阳极，将多孔Ti电极网设于阴极始终作为阴极，将阳极与阴极分别连接直流电源，阳极室和阴极室都用多孔板与饱和污染湿土壤相隔开，且多孔板与饱和湿土壤之间设有滤纸以防止饱和污染湿土壤进入阳极室和阴极室；通过上述直流电源在阳极和阴极上施加电压梯度以向饱和污染湿土壤中电动输送Na2S2O8和非离子型表面活性剂溶液；(3)然后在饱和污染湿土壤中插入交流电阻，通电加热交流电阻使饱和污染湿土壤的温度升温至活化温度并保持以活化Na2S2O8分解为活性自由基，对多环芳烃进行原位氧化降解。2.如权利要求1所述的原位修复方法，其特征在于：所述NaNO3水溶液的浓度为0.005
‑
0.015mol/L。3.如权利要求2所述的原位修复方法，其特征在于：所述N...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑艳梅，张维，李清彪，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：