一种处理污染土壤中氯代烃的组合物及其应用制造技术

一种处理污染土壤中氯代烃的组合物及其应用，在加热条件下(30~60℃)，先调节土壤pH，利用热、碱的作用使得土壤中的氯代烷烃通过消去反应转化为氯代烯烃，等土壤pH下降后再加入过硫酸钠（PS），利用热活化PS进行氧化。常规的热活化PS只能降解氯代烃中的不饱和烃（如三氯乙烯等），对氯代烷烃（如四氯乙烷）的修复效果极差。该技术利用耦合热、碱转化和热活化PS氧化两种处理方法，能够高效降解多种氯代烃复合污染土壤并降低修复药剂用量，具有修复效率高、操作方便、环境友好、成本低等优点，为修复卤代有机污染土壤提供了广阔的前景。卤代有机污染土壤提供了广阔的前景。卤代有机污染土壤提供了广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种处理污染土壤中氯代烃的组合物及其应用


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种快速高效处理氯代烃污染土壤的方法及其应用。

技术介绍

[0002]氯代烃是碳氢化合物分子中的一个氢或多个氢被氯取代后得到的一类化合物的总称，主要指1
‑
碳和2
‑
碳氯代有机物，具有化学性质稳定、沸点低、粘度小、难溶于水等特点，是常用的一类有机溶剂和产品中间体。但由于储存和处置不当，已经造成全球数千个场地土壤和地下水污染，是严重污染环境的有毒有害物质。其中，四氯乙烷、二氯甲烷和三氯乙烯等是场地土壤和地下地下水中检出率极高的有机污染物。基于过硫酸盐(PS)的高级氧化是近些年发展起来的一种新技术，被广泛应用于土壤与地下水的原位修复。PS可以被多种方法活化产生高活性的硫酸根自由基(SO4·
‑
)，具有更高的氧化还原电位(E0＝2.6～3.0V)，能够快速地降解染料、氯酚、药物等污染物，其中热活化是一种常见的PS活化方法，可以高效活化PS降解土壤中的有机污染物。对于氯代烃而言，不同类型的氯代烃与SO4·
‑
等氧化性自由基的反应活性存在很大差别，氯代烯烃类污染物(如三氯乙烯、二氯乙烯等)由于其分子中存在不饱和双键，很容易被氧化降解，而氯代烷烃(如三氯乙烷、四氯乙烷等)碳链电子密度低，较难被氧化降解。由于土壤中存在大量的有机质，其会与污染物竞争氧化性自由基，进而抑制污染物的降解，对难降解的氯代烷烃类污染物，土壤中有机质的抑制作用更加明显。因此，以往的PS氧化技术很难处理土壤中的氯代烷烃类污染物。
[0003]碱活化也是一种常见的PS活化技术，修复过程中首先会向污染土壤中加入PS，再加入活化剂液碱来引发自由基反应并降解污染物。但碱活化需要较高的pH条件(pH>12才有碱活化效果)，此外，PS分解过程会释放大量H
+
，因此反应过程需要向土壤中投加大量的碱来维持土壤较高pH，但过高的pH会破坏生态功能，使得修复后的土壤呈强碱性，在实际应用过程中要需要后期加入大量酸来调节土壤pH。如中国专利技术CN106753386A公开了一种利用碱活化PS处理有机磷农药污染土壤的方法，所需碱的浓度高达2
‑
7M。
[0004]目前国内有很多利用活化PS产生的氧化性自由基降解土壤中有机污染物的专利，例如中国专利技术CN201611200096.1公开了一类使用二价铁和双氧水活化PS去除土壤中有机氯农药的方法；中国专利技术CN201711440570.2利用加热、过氧化氢和鳌合过渡金属活化PS去除土壤中半挥发性有机污染物的技术；中国专利技术CN201710966738.7通过施加直流电场实验PS在土壤中的定向迁移，利用交流电场产热活化PS产生硫酸根自由基降解污染物。但利用活化PS降解土壤中氯代烃的专利较少，且这些专利主要针对氯代烃中较易降解的氯代烯烃。如中国专利技术CN201310270204.2通过四氧化三铁粉末活化PS降解土壤中三氯乙烯。亟需开发一种可以高效降解土壤中氯代烷烃的修复技术。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：本专利技术为了解决土壤中氯代烃的污染问题，提供一种降解土壤
中氯代烃的组合物的方法及其应用。
[0006]技术方案：一种处理污染土壤中氯代烃的组合物，有效成分为氢氧化钠和过硫酸钠。
[0007]氢氧化钠浓度为0.01
‑
0.1M，过硫酸钠浓度为0.05
‑
0.2M。
[0008]上述组合物在处理氯代烃污染土壤中的应用。
[0009]上述氯代烃污染为氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、1,1,2,2
‑
四氯乙烷、五氯乙烷或单/多氯代烯烃，氯代烃的浓度不高于100mg
·
kg
‑1。
[0010]应用具体步骤为，先将土壤加热到30
‑
60℃，加入氢氧化钠溶液，调节土壤pH为8
‑
12，待氯代烷烃转化为氯代烯烃后加入过硫酸钠溶液，利用热活化过硫酸盐降解氯代烯烃。
[0011]本专利技术原理如下，通过热耦合加碱调节土壤处于弱碱性条件下(pH＝8
‑
12)，使氯代烷烃通过消去反应脱去氯化氢，转化为氯代烯烃；热活化PS过程中，过硫酸根离子在加热的条件下分解产生SO4·
‑
，对消去反应后生成的氯代烯烃有着很好的降解效果，可以快速地降解氯代烃。此耦合技术的优点主要有三方面：1)加碱可以促进氯代烷烃消去氯化氢转化为氯代烯烃，而加热可以进一步加快氯代烷烃的转化并降低碱的用量；2)可以避免传统碱活化PS操作过程中，PS分解产H
+
消耗碱及强碱性条件下PS分解快等缺点，降低碱和PS用量；3)低碱用量可以避免pH过高破坏土壤生态功能，后续加入PS产酸可以中和加碱带来的影响。
[0012]S2O
82
‑
+加热
→
2SO4·
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]C2H2Cl4+OH
‑
→
C2HCl3+Cl
‑
+H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]C2HCl3+SO4·
‑
→
CO2+H2O+SO
42
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0015]有益效果：(1)本专利技术基于:
ⅰ
)对比单纯热活化过硫酸盐产生SO4·
‑
，其对氯代烷烃的降解效果不如氯代烯烃，因此通过碱的加入使得氯代烷烃通过消去反应脱去氯化氢转化为氯代烯烃；
ⅱ
)对比碱活化，处理过程中的碱的用量理论上可以减少80％。因此，此技术对土壤中氯代烃既有很强的降解能力，又可以节省成本。(2)前一步骤加的碱可以和后一步骤加的PS(分解产酸)中和，处理后的土壤pH接近中性，对土壤影响小。(3)本专利技术中氯代烃的主要降解产物为CO2和Cl
‑
，降解较为彻底。(4)本专利技术操作简单，成本较低，适用于土壤中氯代烃的降解处理和大规模工程应用，具有很好的适用性。
附图说明
[0016]图1热活化PS对三氯乙烯与1,1,2,2
‑
四氯乙烷(以下四氯乙烷均指1,1,2,2
‑
四氯乙烷)降解对比；
[0017]图2常温(30℃)，不同pH条件下的四氯乙烷的转化；
[0018]图3温度对四氯乙烷转化的影响：其中a为40℃，b为50℃；
[0019]图4分步加入碱和PS(热碱耦合热活化PS技术)与同时加入碱和PS对四氯乙烷降解影响(*为加入碱后四氯乙烷已快速反应转化为三氯乙烯)；
[0020]图5PS浓度对热活化PS降解三氯乙烯的影响；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理污染土壤中氯代烃的组合物，其特征在于，有效成分为氢氧化钠和过硫酸钠。2.根据权利要求1所述处理污染土壤中氯代烃的组合物，其特征在于，氢氧化钠浓度为0.01
‑
0.1 M，过硫酸钠浓度为0.05
‑
0.2 M。3.权利要求1或2所述组合物在处理氯代烃污染土壤中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述氯代烃污染为氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长银，黄铭泉，王镝翔，陈宁，方国东，周东美，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：