介质阻挡放电协同CuO/γ-Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法技术

本发明专利技术属于土壤污染修复方法技术领域，为一种介质阻挡放电协同CuO/γ

【技术实现步骤摘要】
介质阻挡放电协同CuO/
γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法


[0001]本专利技术属于土壤污染修复方法
，具体涉及一种介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法。

技术介绍

[0002]土壤中的多环芳烃等持久性有机污染物具有环境持久性、生物积累性、长距离迁移能力和高毒性特点，经过累积负荷会对植物生长、生态环境以及人类健康造成重大危害，因此需要开发一种高效快速的土壤修复技术来对土壤进行有效处理。
[0003]低温等离子体通常是一种电离气体，整体呈现中性。在低温等离子体中，放电产生的高能电子可以在空气中产生大量能量和活性物质，如自由基(
·
OH、
·
HO2)、离子(OH
‑
)、臭氧(O3)和高能电子(e
‑
)。这些具有强氧化能力的活性物质能与土壤中的污染物发生氧化反应，从而使其降解成为小分子中间产物，最终将其分解为二氧化碳和水。介质阻挡放电技术是产生低温等离子体的一种方式，能够产生均匀稳定的电场，可以在较大范围的压力和频率下工作。但单独使用介质阻挡放电技术会造成部分反应活性物质的浪费，因此将介质阻挡放电技术和催化剂相结合，以提高该技术的能量利用效率。
[0004]在低温等离子体放电区域引入CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂，可以有效改善放电特性。等离子体协同催化剂降解污染物的机理为：首先，通过E
‑
R(Eley
‑
Rideal)机理，产生的活性物质与吸附在催化剂表面的有机污染物分子直接反应，生成CO2和H2O。其次，还可以通过L
‑
H(Langmuir
‑
Hinshelwood)机理，吸附在催化剂表面的活性物种会形成表面吸附氧，与污染物反应。同时，M
‑
K(Mars
‑
Krevelen)机理认为金属氧化物作为催化剂，活泼的晶格氧可以直接参与反应，在金属氧化物的活性位点会形成氧空位，同时放电生成的活性氧会转移到氧空位中，从而达到动态平衡。另外，γ
‑
Al2O3小球是一种多孔材料，具有高比表面积、高机械强度与物理化学稳定性，在处理过程中兼具吸附剂、催化剂与载体的作用，能吸附并富集周围污染物分子，同时催化降解污染物的反应，从而提高污染物的降解率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法，可将吸附与催化过程进行耦合，适用于有机物污染土壤的处理，处理时间短，污染物去除效率高。
[0006]本专利技术的技术方案通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供了一种介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法，包括以下步骤：
[0008]S1，采用浸渍法制备CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂；
[0009]S2，将制备得到的CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂与污染土壤混合，CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂质量与土壤的质量比为0.5:1
‑
1:1，将混合物置于介质阻挡放电反应器中；
[0010]S3，在空气的氛围下，对CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂和污染土壤的混合物进行放电处理；
[0011]S4，通过土壤与CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂的粒径差异将放电处理后的土壤和CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂分离。
[0012]作为本专利技术的优选方案，步骤S1具体为：
[0013]S11：用水清洗γ
‑
Al2O3小球，之后用去离子水浸渍清洗过的γ
‑
Al2O3小球，再将浸渍过的γ
‑
Al2O3小球置于鼓风干燥箱中干燥；γ
‑
Al2O3小球的直径为1
‑
2mm；
[0014]S12：将含有Cu元素的金属盐置于去离子水中，并在水浴锅中加热搅拌；待金属盐充分溶解之后，溶液中Cu元素的浓度为0.4
‑
0.8mol/L；再加入干燥后的γ
‑
Al2O3小球浸渍吸附；
[0015]S13：将达到吸附平衡的γ
‑
Al2O3小球置于烘箱干燥；
[0016]S14：将经烘箱干燥后的γ
‑
Al2O3小球置于马弗炉中焙烧，得到CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂。
[0017]作为本专利技术更为优选的方案，步骤S11中用水清洗后浸渍γ
‑
Al2O3小球具体为用水清洗γ
‑
Al2O3小球至没有粉末，之后用去离子水浸渍该小球2
‑
5h；鼓风干燥箱温度为105
‑
110℃，干燥时间为2
‑
5h。
[0018]作为本专利技术更为优选的方案，步骤S12中含有Cu元素的金属盐为Cu(NO3)2，水浴锅的水浴温度为35
‑
50℃，γ
‑
Al2O3小球浸渍吸附时间为10
‑
16h。步骤S13中烘箱温度为105
‑
110℃，干燥时间为5
‑
8h。步骤S14中马弗炉的升温速率为5
‑
15℃/min，焙烧温度为700
‑
750℃，焙烧时间为1
‑
3h。
[0019]作为本专利技术的优选方案，步骤S2中所述污染土壤为有机污染土壤，混合前调节土壤的绝对湿度为3
‑
10％。步骤S3中放电处理选用脉冲电流，电压为9
‑
12kV，放电时间为30
‑
90min。步骤S2中所述污染土壤为有机污染土壤，混合前调节土壤的绝对湿度为3
‑
10％。放电处理选用脉冲电流，电压为9
‑
12kV，放电时间为30
‑
90min。
[0020]作为本专利技术的优选方案，步骤S4中具体方法为：通过土壤与CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂的粒径差异使用筛分的方法将CuO/γ
‑
Al2O3催化剂与土壤进行分离。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术通过介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂处理有机污染土壤，在引入CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂之后，可以将活性物质充分利用，同时也将吸附与催化过程进行耦合，相较于单一的介质阻挡放电体系，可以提高污染物的去除率和能量利用效率，且在反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用浸渍法制备CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂；S2，将制备得到的CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂与污染土壤混合，CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂质量与土壤的质量比为0.5:1
‑
1:1，将混合物置于介质阻挡放电反应器中；S3，在空气的氛围下，对CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂和污染土壤的混合物进行放电处理；S4，通过土壤与CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂的粒径差异将放电处理后的土壤和CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂分离。2.根据权利要求1所述的介质阻挡放电协同CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：S11：用水清洗γ
‑
Al2O3小球，之后用去离子水浸渍清洗过的γ
‑
Al2O3小球，再将浸渍过的γ
‑
Al2O3小球置于鼓风干燥箱中干燥；γ
‑
Al2O3小球的直径为1
‑
2mm；S12：将含有Cu元素的金属盐置于去离子水中，并在水浴锅中加热搅拌；待金属盐充分溶解之后，溶液中Cu元素的浓度为0.4
‑
0.8mol/L；再加入干燥后的γ
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Al2O3小球浸渍吸附；S13：将达到吸附平衡的γ
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Al2O3小球置于烘箱干燥；S14：将经烘箱干燥后的γ
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Al2O3小球置于马弗炉中焙烧，得到CuO/γ
‑
Al2O3负载型催化剂。3.根据权利要求2所述的介质阻挡放电协同CuO/γ
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Al2O3负载型催化剂降解土壤中污染物的方法，其特征在于，步骤S11中用水清洗后浸渍γ
‑
Al2O3小球具体为用水清洗γ
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A...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旺，许贤伦，邓洪欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：