利用纳米气泡增效Cl-/PMS修复地下水石油烃污染的方法技术

本发明专利技术公开了利用纳米气泡增效Cl

【技术实现步骤摘要】
利用纳米气泡增效Cl
‑
/PMS修复地下水石油烃污染的方法


[0001]本专利技术属于地下水污染修复应用领域，具体涉及一种利用纳米气泡增效Cl
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活化PMS修复地下水石油烃污染的方法。
技术背景
[0002]地下水是世界上最重要的水源，大约三分之一的人口需要直接依赖地下水中的饮用水。地下水中石油烃污染的存在会诱发人类多种癌症的产生，极大地影响人类健康。目前，在全球范围内，石油烃对地下水的污染是一个普遍存在的问题。由于效率较高，原位过硫酸盐高级氧化技术在石油烃污染地下水修复中备受关注。过硫酸盐包括过二硫酸盐(PDS)和过氧单硫酸盐(PMS)。由于不对称的分子结构，PMS比PDS具有更高的反应活性。此外，地下水背景成分(如Cl
‑
和HCO3‑
)的存在，使得PMS在某些情况下优于PDS的修复效率。PMS与天然亲核物的反应提高了SO4·
‑
的产率，并产生次级非自由基氧化剂和活性卤素物种(如HOX、X
·
、X2·
‑
，X为卤族元素)；而对于PDS来说，地下水复杂基质会充当自由基清除剂。因此，PMS已经成为修复石油烃污染地下水有前景的氧化剂。此外，PMS可以通过能量活化(热、紫外线)，过渡金属活化(Co(II)、Fe(II))和碳质材料活化(碳纳米管、石墨烯)增强污染物的降解。已有的PMS活化方法存在多方面的问题。例如，能量活化需要持久性供能，在现场规模中应用不切实际。金属活化虽然在常温常压下进行，但引入的金属离子会引发二次污染；碳纳米管、石墨烯等碳质材料制备过程复杂、成本较高，限制了大规模生产应用。因此，选择合适的活化方式至关重要。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种利用纳米气泡增效Cl
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/PMS修复地下水石油烃污染的方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方法实现的：向含有石油烃污染的地下水加入一定量的纳米气泡、含Cl
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的无机盐和PMS，从而达到增效石油烃污染修复的功能。
[0005]本专利技术技术方案的关键是在于利用纳米气泡的传质效率、Zeta电位高和爆裂能量来诱发和促进Cl
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活化PMS，产生更多的活性氯和活性氧物质，攻击目标污染物。
[0006]作为进一步的优选，所述纳米气泡浓度为1～5
×
107个/mL，尺寸为100nm～200nm。
[0007]作为进一步的优选，所述纳米气泡气源为空气、氮气、二氧化碳及氧气中至少一种。
[0008]作为进一步的优选，所述Cl
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的浓度大于2mM。
[0009]作为进一步的优选，所述含Cl
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的无机盐为NaCl、KCl、CaCl2中的一种或多种。
[0010]作为进一步的优选，当地下水中的Cl
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浓度超过2mM，则只需投加纳米气泡和PMS，无需再额外投加含Cl
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的无机盐。
[0011]作为进一步的优选，所述PMS浓度大于3mM。
[0012]作为进一步的优选，所述PMS由单过硫酸氢钾复合盐提供。
本专利技术利用纳米气泡的传质效率和爆裂能量来诱发和促进Cl
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活化PMS，产生更多的活性氯和活性氧物质，快速高效的降解石油烃污染物。而且该增效方法非常适用于含氯盐量高的滨海区域地下水修复，无需额外投加氯盐，节约成本。本专利技术提供的修复方法成本低廉，操作简单，普适性强，适合在大面积石油烃污染地下水修复工程中应用。
[0013]本专利技术提供了一种创新的修复方法，通过纳米气泡增效Cl
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活化PMS修复地下水石油烃污染。PMS中的过氧键不对称，附着在氢上的过氧键带正电荷，所以非极性的PMS容易受到亲核物质攻击。因此Cl
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可以用来活化PMS，产生活性氯和活性氧物种，但单独的Cl
‑
活化存在PMS分解速度慢，氯盐利用度低等问题。纳米气泡具有直径小、比表面积大、传质效率高、Zeta电位高、无二次污染等优良特性。纳米气泡破裂时释放能量，一方面会生成
·
OH，对石油烃污染物具有直接氧化作用；另一方面气泡破裂瞬间局部会产生高温高压条件，诱发PMS进一步活化，提高活性物质的产率，增强对石油烃污染物的降解。本专利技术通过利用纳米气泡的特性，增效Cl
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对PMS的活化作用，产生更多的活性物种。本专利技术提供了一种环境友好和高效经济的石油烃污染地下水修复技术。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术中PMS为固体颗粒，便于运输；方案中氯盐价格低廉，能长时间稳定活化PMS，因而在实际地下水修复中可操作性强。2、本专利技术纳米气泡比表面积大、无污染、存在时间长、Zeta电位高，扩大了与水中污染物的接触概率，提高了氧化效率。3、本专利技术纳米气泡传质效率高，可以增效Cl
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活化PMS，产生更多的活性氯和活性氧物种。与传统的高级氧化技术相比，本专利技术活化方式简单，氧化能力更强，作用范围更广。4、本专利技术处理的地下水污染场地大多含盐量高，尤其滨海区域地下水有大量Cl
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存在，因此无需额外再投加氯盐，而且还能降低地下水中的含盐量。该方法对含盐量高的地下水处理拥有独特优势。
附图说明
[0015]图1为实施例1中在5mM NaCl、7mM PMS和存在或不存在空气纳米气泡条件下苯酚的降解效能对比图；
[0016]图2为实施例2中在5
×
107个/mL空气纳米气泡、5mM NaCl和不同氧化剂(7mM PMS或7mM PS或7mM H2O2)条件下苯酚的降解率曲线图；
[0017]图3为实施例3中在5
×
107个/mL空气纳米气泡、7mM PMS和不同浓度NaCl条件下苯酚的降解率曲线图；
[0018]图4为实施例4中在5
×
107个/mL空气纳米气泡、5mM NaCl和不同浓度PMS条件下苯酚的降解率曲线图；
[0019]图5为实施例5中在5
×
107个/mL空气纳米气泡、5mM NaCl和7mM PMS条件下典型石油烃污染物萘(NAP)、邻苯基苯酚(OPP)的降解率曲线图；
[0020]图6为实施例6中在5
×
107个/mL空气纳米气泡和7mM PMS条件下天然滨海地下水中苯酚污染物的降解率曲线图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种用纳米气泡增效Cl
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/PMS修复地下水石油烃污染的方法，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不仅仅局限于此。
[0022]实施例1
[0023](1)纳米气泡制备：实施例中，以空气为气源、纯水为水源制备纳米气泡水，气泡数量为5
×
107个/mL，气泡尺寸为100nm～2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用纳米气泡增效Cl
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/PMS修复地下水石油烃污染的方法，其特征在于：向含有石油烃污染的地下水加入一定量的纳米气泡、含Cl
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的无机盐和过一硫酸盐(PMS)，从而达到增效石油烃污染修复的功能。2.根据权利要求1所述利用纳米气泡增效Cl
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/PMS修复地下水石油烃污染的方法，其特征在于，所述纳米气泡浓度为1～5
×
107个/mL，尺寸为100nm～200nm。3.根据权利要求1所述利用纳米气泡增效Cl
‑
/PMS修复地下水石油烃污染的方法，其特征在于，所述纳米气泡气源为空气、氮气、二氧化碳及氧气中至少一种。4.根据权利要求1所述利用纳米气泡增效Cl
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/PMS修复地下水石油烃污染的方法，其特征在于，所述Cl
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的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：代朝猛，张峻博，游学极，邹佳婕，赵伊敏，张亚雷，刘曙光，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：