一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，首先对土壤进行预处理，得到湿度为10～15wt％、颗粒直径在10

【技术实现步骤摘要】
一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法


[0001]本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法。

技术介绍

[0002]自然界中普遍存在着许多持久性有机污染物，其中土壤中通常含有例如苊、茚、荧蒽等环芳烃类有害物质。而环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs)主要来源是化石燃料、纺织材料、塑料制品等的燃烧，由于PAHs具有很高的稳定性能，因此在土壤内很难降解，于是经过长时间的土壤沉降，PAHs会大量堆积在土壤表层或者是深层。同时，由于PAHs具有强致癌、致突变及致畸性，因此当使用受到PAHs污染的土壤种植农作物时，PAHs会随着农作物的根系蔓延至果实，人体食用受到污染的果实后，随即诱发癌症，使得致癌率大大提高。
[0003]近年来,我国针对土壤中PAHs的污染成因、PAHs的危害系数以及土壤中PAHs的去除方法进行了大量的探索和研究工作,取得了重大性的突破。其中，涉及PAHs的去除方法主要包括物理去除法、化学去除法以及微生物去除法。其中，物理去除法多选用吸附法、淋洗法、喷雾法等，而上述物理方法只能去除部分土壤表层的PAHs，对于土壤深层的PAHs无法根除。而微生物去除法多选用细菌、真菌、藻类等具有降解能力的微生物进行吸附，其能够直接将PAHs转化为CO2和H2O或者转化成容易降解的其他化合物；但是由于微生物的稳定性并不高，其在降解过程中可能会残留其他有毒有害物质，同时，由于部分细菌、真菌对人体有害，而土壤中残留的这些有害细菌、真菌有可能会随着农作物的根系进入果实内，对于人体来说该种方法并不安全可靠。
[0004]随着科学技术的进步，化学去除法脱颖而出，其利用化学试剂对PAHs进行高度氧化，在处理难降解持久性机污染物方面显示出其巨大的潜力及独特的优势。现有化学去除法通常选用芬顿(Fenton)方法，该方法利用Fe
2+
为催化剂和H2O2反应产生强氧化性的自由基OH
·
，对PAHs进行降解。但是这种催化时间过长，修复效率低，同时随着催化剂的衰减，其降解效率大打折扣，无法满足大范围受PAHs污染土壤的降解需求。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，能够有效缩短活化时间，防止试剂在降解过程中衰减，提高土壤对PAHs降解的效率。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、土壤的预处理
[0009]首先利用取土器获取多环芳烃污染土壤，并将土壤进行风干、筛分，获得湿度为10～15wt％、颗粒直径在10
‑4～10
‑3mm的土壤，得到预处理后的土壤；
[0010]再对预处理后的土壤进行多环芳烃含量、碳酸根离子含量、腐殖酸含量的检测，测得所述预处理后的土壤中萘、蒽、苊的含量分别为22μg/kg、34μg/kg、42μg/kg，所述碳酸根离子的含量为0.12coml/kg，所述腐殖酸的含量为2.45g/kg；
[0011]S2、制备土壤泥浆
[0012]向步骤S1预处理后的土壤中按1.0g:50ml～2.3g:50ml的固液比加入碳酸盐吸收溶液，均匀搅拌后再加入蒸馏水制成土壤泥浆，控制所述土壤泥浆的湿度为50～66wt％；
[0013]S3、一次降解土壤泥浆
[0014]向步骤S2制成的土壤泥浆中加入微生物降解物并搅拌，搅拌过程中加入500～1000mL的蒸馏水，搅拌均匀后置于阴暗处静置，获得一次降解后的土壤，所述碳酸盐吸收溶液与所述微生物降解物的重量比为1：15～25；
[0015]S4、二次降解土壤泥浆
[0016]向步骤S3中一次降解后的土壤中按1.12g:82ml～3.18g:82ml的固液比加入过硫酸盐溶液，所述过硫酸盐溶液中过硫酸根离子浓度为1.28～4.32mol/L，加热调至pH＝2～3后按1g:102ml的固液比加入浓度为56～77wt％的亚铁盐溶液，并充分搅拌，于阴凉处静置，获得二次降解土壤泥浆；
[0017]S5、活化处理
[0018]向步骤S4获得的二次降解土壤泥浆加入相对于其重量20～60wt％的过氧化钙，充分搅拌后经过离心机离心、甩干后获得最终降解之后的土壤；
[0019]S6、检测最终降解之后的土壤中萘、蒽、苊的含量。
[0020]进一步地，步骤S1中利用风干机进行风干，风干的参数为：风干机的功率为2.5～4.5kw，风干时间为20～45min，所选筛网为500～2000目。风干的目的是将采集湿润的土壤进行干燥处理，避免通过筛网筛分是黏性的土壤粘粘到筛网上，而选取500～2000目的筛网，是为了将颗粒直径处于10
‑4～10
‑3mm范围内的土壤筛分出来，避免土壤中较大颗粒物质例如石块、动物粪便、落叶等杂质混入其中，防止杂质影响处理结果。
[0021]进一步地，步骤S2中碳酸盐吸收溶液由3.6～8.2wt％的烷基醇聚合物、浓度为52～68wt％的硫酸溶液、4.6～6.8wt％的异佛尔酮二异氰酸酯按1:1:2的体积比混合而成。土壤中的碳酸根离子普遍以碳酸盐的形式存在，而本专利技术通过采用强酸与碳酸盐反应释放二氧化碳的形式将土壤中碳酸根剔除置换出来，由于碳酸根在土壤降解多环芳烃过程中产生负面影响，因此需要将破坏碳酸根，避免碳酸根影响降解效率，其中，烷基醇聚合物其结构稳定，不会与硫酸发生反应，将烷基醇聚合物溶解至硫酸溶液中，能够迫使碳酸盐析出碳酸根，而异佛尔酮二异氰酸酯能够固化锁定羟基预聚物的位置，腐殖酸中含有大量的羟基类物质，使用异佛尔酮二异氰酸酯能够更加稳定有效的锁定腐殖酸，为下一步腐殖酸的根除提供辅助作用。
[0022]进一步地，烷基醇聚合物由C1
‑
C5烷基醇和烷基醇酰胺磷酸酯按照摩尔比为1.5:4.3聚合而成。烷基醇和烷基醇酰胺磷酸酯具有活化碳酸盐的作用，加快催化浓硫酸与碳酸盐的反应。
[0023]进一步地，步骤S2中搅拌速率为80～200r/min，所述蒸馏水的温度为20～40℃。
[0024]进一步地，步骤S3中的微生物降解物为活菌数为4.8
×
108cfu/g～4.8
×
109cfu/g的嗜酸菌、活菌数为3.2
×
108cfu/g～4.6
×
109cfu/g的食酸菌、浓度为36～42wt％的葡萄
糖按照1：1：46的重量比混合而成。由于土壤泥浆中的腐殖酸浓度在土壤降解多环芳烃过程中存在负面效果，因此，需要将土壤中的腐殖酸进行清除，而利用微生物降解物能够有效抑制土壤中腐殖酸的形成。该微生物降解物中葡萄糖为嗜酸菌和食酸菌提供营养环境，避免菌体失活。
[0025]进一步地，嗜酸菌为嗜酸乳杆菌(L a c t o b a c i l 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、土壤的预处理首先利用取土器获取多环芳烃污染土壤，并将土壤进行风干、筛分，获得湿度为10～15wt％、颗粒直径在10
‑4～10
‑3mm的土壤，得到预处理后的土壤；再对预处理后的土壤进行多环芳烃含量、碳酸根离子含量、腐殖酸含量的检测，测得所述预处理后的土壤中萘、蒽、苊的含量分别为22μg/kg、34μg/kg、42μg/kg，所述碳酸根离子的含量为0.12coml/kg，所述腐殖酸的含量为2.45g/kg；S2、制备土壤泥浆向步骤S1预处理后的土壤中按1.0g:50ml～2.3g:50ml的固液比加入碳酸盐吸收溶液，均匀搅拌后再加入蒸馏水制成土壤泥浆，控制所述土壤泥浆的湿度为50～66wt％；S3、一次降解土壤泥浆向步骤S2制成的土壤泥浆中加入微生物降解物并搅拌，搅拌过程中加入500～1000mL的蒸馏水，搅拌均匀后置于阴暗处静置，获得一次降解后的土壤，所述碳酸盐吸收溶液与所述微生物降解物的重量比为1：15～25；S4、二次降解土壤泥浆向步骤S3中一次降解后的土壤中按1.12g:82ml～3.18g:82ml的固液比加入过硫酸盐溶液，所述过硫酸盐溶液中过硫酸根离子浓度为1.28～4.32mol/L，加热调至pH＝2～3后按1g:102ml的固液比加入浓度为56～77wt％的亚铁盐溶液，并充分搅拌，于阴凉处静置，获得二次降解土壤泥浆；S5、活化处理向步骤S4获得的二次降解土壤泥浆加入过氧化钙，充分搅拌后经过离心机离心、甩干后获得最终降解之后的土壤；S6、检测最终降解之后的土壤中萘、蒽、苊的含量。2.根据权利要求1所述的一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S1中利用风干机进行风干，风干的参数为：风干机的功率为2.5～4.5kw，风干时间为20～45min，所选筛网为500～2000目。3.根据权利要求1所述的一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S2中碳酸盐吸收溶液由3.6～8.2wt％的烷基醇聚合物、浓度为52～68wt％的硫酸溶液、4.6～6.8wt％的异佛尔酮二异氰酸酯按1:1:2的体积比混合而成。4.根据权利要求3所述的一种利用亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中多环芳烃的方法，其特征在于，所述烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽，张亚，杜俊洋，李勖之，陆晓松，刘国强，李旭伟，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：