一种S-nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法技术

本发明专利技术属于环保领域，涉及一种S

【技术实现步骤摘要】
一种S
‑
nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法


[0001]本专利技术涉及地下水修复
，尤其涉及一种S
‑
nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法。

技术介绍

[0002]硝基苯(nitrobenzene，NB)为含有硝基取代基的单环芳香族化合物，是呈黄色的油性液体，具有苦杏仁味，属于半挥发性有机物(SVOC)。它难溶于水，密度比水大，易溶于乙醚、苯、油等，是普遍存在于地下水中的有机污染物。硝基属于吸电子基，N和O间存在离域π键，和苯环形成了π
‑
π共轭体系，所以硝基苯的结构比较稳定，难以生物降解，还可诱发致癌、致畸和致突变，一旦进入地下水会对地下水环境造成严重的危害。硝基苯类化合物广泛用于制备树脂、塑料、医药、染料等领域，其结构比较稳定，不易被生物降解，且具有“三致”效应，会对环境造成严重的危害。传统的生物法、物理法、化学法无法做到将它高效彻底、成本低廉、不产生二次污染。因此如何高效处理受硝基苯污染的地下水引起了人们广泛关注。
[0003]CN111359596B公开了一种地下水中硝基苯的高效降解方法，将松杉木粉碎为木屑，将松杉木木屑浸泡在氯化锌溶液中，混合均匀，放入烘箱中碳化；将碳化后的样品继续升温制备多孔活性炭；待多孔活性炭自然冷却后，用加入硝酸的沸水多次洗涤，去除金属盐。烘干后球磨直至活性炭颗粒粒径在800目以下，配置一定浓度的ZnCl2活性炭悬液并超声分散。取含硝基苯的污染地下水，加入一定量预先配置好的处于无氧状态的Na2S母液和同样处于无氧状态的ZnCl2活性炭悬液，充分混合均匀后，用缓冲盐调节体系酸碱度(pH＝7.0)，使反应体系在厌氧环境中振荡反应。该专利技术采用碳
‑
硫还原体系降解地下水中硝基苯，具有环境友好、成本低廉、反应效率高等优势。
[0004]CN103482729A公开了一种处理地下水硝基苯污染的装置及方法，其特征在于：所述装置包括主体反应室、电源、汞灯、电极阳极、电极阴极、搅拌器、曝气充氧装置、储液槽和回流泵；电极阳极附近设置加料口，主体反应室的底部设置回流口，其侧壁上端设置进水口，其侧壁下端设置出水口，其内部中央插设搅拌器，主体反应室内平行插设电极阳极和电极阴极，电极阴极附近插设曝气充氧装置，主体反应室外部上方设置电源和汞灯，电极阳极和汞灯的一端均连接电源正极，电极阴极和汞灯的另一端均连接电源负极；储液槽位于主体反应室外部，储液槽的一端连接主体反应室的出水口，其另一端通过回流泵连接主体反应室的回流口。该专利技术可以广泛用于处理含硝基苯的地下水。
[0005]一方面，硝基苯本身属于疏水性有机污染物，在地下水中大部分硝基苯会被细颗粒物质所吸附，然后再向含水层中进行缓慢地释放，形成一种长期的污染源，因此修复过程中存在反弹、拖尾反向扩散等问题，所需修复时间较长；另一方面，氧化剂直接作用于地下水后由于接触作用时间短，且对环境中的有机物无选择性，导致寿命通常较短。因此，如何能够在延长地下水中氧化剂的使用寿命的同时，提高污染物的去除效率，是本领域实现地下水有机污染的高效修复，尤其是对于被硝基苯类化合物污染的地下水的高效修复亟需解
决的技术问题。
[0006]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0007]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种S
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nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法，以解决存在的技术问题。
[0008]本专利技术公开了一种S
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nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法，其至少包括如下流程：
[0009]S1、确定待修复地下水的区域及实地情况；
[0010]S2、制备过渡金属活性剂；
[0011]S3、根据待修复地下水区域的实地情况确定修复方案；
[0012]S4、采用对应的修复方案对受污染的地下水进行修复，其中，在修复过程中对地下水的水质参数进行实时监测，
[0013]在步骤S3中的修复方案至少包括适用于一级流速环境的第一修复方案和适用于二级流速环境的第二修复方案，第一修复方案和第二修复方案通过过渡金属活性剂活化氧化剂来去除地下水中的有机污染物，并在第二修复方案中使用硅溶胶对氧化剂进行改性以获得缓释性能，其中，地下水中的有机污染物至少包括硝基苯。
[0014]优选地，由于硝基苯的大量使用，其在环境中的累积越来越多，对水体的污染也越来越严重，给人类和自然都带来了巨大的威胁。因此，对被硝基苯污染的地下水进行修复是必不可少的。目前，硝基苯的处理方法主要有物理法、生物法和化学法这三种。与传统的物理法和生物法相比，基于过二硫酸盐(PDS)的高级氧化技术具有氧化降解效率高、操作简单等优点，具有十分良好的应用前景。针对不同的修复目标，制定了多种修复方案，其中，至少包括建立了S
‑
nZVI活化PDS体系的第一修复方案和S
‑
nZVI/PDS缓释凝胶体系的第二修复方案。第二修复方案使用硅溶胶对过硫酸盐进行改性，并且利用S
‑
nZVI与过硫酸盐缓释凝胶联合降解硝基苯，以改善过硫酸盐在实际地下水应用中使用寿命较短的缺点。
[0015]根据一种优选实施方式，过渡金属活性剂选用为硫化纳米零价铁，硫化纳米零价铁用于活化的氧化剂为过二硫酸盐，其中，硫化纳米零价铁由如下方式制备：
[0016]将NaBH4和Na2S2O4混合溶液加入FeCl3·
6H2O溶液中，在反应结束后经洗涤、抽滤、干燥、研磨得到硫化纳米零价铁。
[0017]优选地，PDS可以由紫外光解、高温热解、过渡金属等进行催化降解，但前两者在实际应用中受到了限制。用纳米零价铁(nZVI)作为铁源缓慢释放Fe
2+
活化过硫酸盐，可达到持续活化PDS的效果。同时，nZVI作为一种常见的还原剂，还可将硝基苯还原为更容易被氧化的副产物苯胺。因此，选用零价铁活化PDS体系中，零价铁可通过还原硝基苯、与水、氧气反应等多途径产生Fe
2+
，Fe
2+
活化PDS从而更有利于达到矿化硝基苯的目的。进一步地，相比于nZVI，硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)显示出更高的电子传递性能，因而反应活性更高，还具有低溶度积常数、高比表面积等特点，且S(
‑
II)可作为电子供体还原Fe
3+
，从而促进Fe
2+
与Fe
3+
之
间的转换。因此，本专利技术的过渡金属活性剂优选为S
‑
nZVI。
[0018]根据一种优选实施方式，一级流速环境中的地下水流速在小于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S
‑
nZVI活化过硫酸盐缓释凝胶修复地下水有机污染的方法，其特征在于，其至少包括如下流程：S1、确定待修复地下水的区域及实地情况；S2、制备过渡金属活性剂；S3、根据待修复地下水区域的实地情况确定修复方案；S4、采用对应的修复方案对受污染的地下水进行修复，其中，在修复过程中对地下水的水质参数进行实时监测，其特征在于，在步骤S3中的修复方案至少包括适用于一级流速环境的第一修复方案和适用于二级流速环境的第二修复方案，第一修复方案和第二修复方案通过过渡金属活性剂活化氧化剂来去除地下水中的有机污染物，并在第二修复方案中使用硅溶胶对氧化剂进行改性以获得缓释性能，其中，地下水中的有机污染物至少包括硝基苯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过渡金属活性剂选用为硫化纳米零价铁，硫化纳米零价铁用于活化的氧化剂为过二硫酸盐，其中，硫化纳米零价铁由如下方式制备：将NaBH4和Na2S2O4混合溶液加入FeCl3·
6H2O溶液中，在反应结束后经洗涤、抽滤、干燥、研磨得到硫化纳米零价铁。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述一级流速环境中的地下水流速在小于0.5mL/min的范围内，所述二级流速环境中的地下水流速在大于等于0.5mL/min的范围内，其中，在修复过程中地下水流速由其中任意流速环境切换至相对另一流速环境时，将当前地下水状态作为修复节点进行修复效果清算，并采用相对另一种修复方案执行剩余修复工作。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在执行修复方案前基于待修复地下水中的共存离子浓度进行预处理，其中，调节待修复区域的地下水中的SO
42
‑
、Cl
‑
、HCO3‑
的浓度至少小于等于10mM，NO3‑
的浓度至少小于等于1mM。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲生彦，余东，刘世宾，唐菁，陈劲松，朱红庆，邓家逸，杨金艳，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：