一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法技术

本发明专利技术涉及一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，将氧化剂注入到目标污染土壤中，并采用加热的方式对氧化剂进行活化，使氧化剂产生氧化能力更强的活性基团，同时在土壤中布置惰性电极，在阴极和阳极两端施加直流电压，改变土壤中的离子分布和赋存状态，从而改变氧化剂活化产生的活性基团，达到高效、快速降解土壤中目标有机污染物的目的。本发明专利技术解决了化学氧化修复技术或热活化

【技术实现步骤摘要】
一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法


[0001]本专利技术涉及有机污染土壤原位修复
，特别涉及一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法。

技术介绍

[0002]化学氧化技术，特别是高级氧化技术，由于其能够高效去除有机污染物、修复时间较短、适应性强，被认为是一种有潜力修复有机污染土壤的技术。过硫酸盐的性质稳定，反应条件温和，是目前新兴的一种化学氧化剂。但其常温下反应速率较慢，需要通过紫外光、超声、加热、过渡金属离子、电子束、强碱性、强氧化剂等方式活化，生成氧化性能更强的更稳定的硫酸根自由基。
[0003]热活化技术是一种适用于土壤环境中原位活化氧化剂的方法，主要是通过向土壤注入热蒸气、热空气或利用电阻、射频进行加热，一般只需通过调节温度来控制活化效果。通常温度升高，会促进过硫酸盐的分解，加快产生硫酸根自由基的速度，提高降解污染物的速率。但是，氧化降解效率不会随着温度的升高而一直增高，因为过量的硫酸根自由基会发生自淬灭而损耗，从而降低了氧化效率。电化学法活化过硫酸盐是一种新型的过硫酸盐活化技术。电化学可以为过硫酸根提供电子，使其被激发产生硫酸根自由基。此外直流电的加入使离子的赋存状态发生改变，间接影响过硫酸盐的分解。同时，直流电会使离子出现定向移动，促进氧化剂和有机污染物的接触，加快修复进程。
[0004]专利CN 106269843 A公开了一种重金属一有机污染复合污染土壤的原位修复方法,该方法为一套电动修复装置增加电源切换系统,将电极加热技术与电动修复和化学氧化技术相结合,即先利用直流电源,通过电动过程将氧化剂过硫酸钠迁移进入土壤,同时实现土壤中重金属离子的迁移和去除。然后切换交流电源,通过电极加热方式将土壤升高到一定温度来活化迁移进入土壤中的过硫酸钠,从而实现土壤中有机污染物的原位降解。专利CN 114192563 A公开了一种低渗透性多环芳烃污染土壤的原位修复方法，先电动输送非离子型表面活性剂与氧化剂输送至整个污染土壤区域，然后通过电阻加热污染土壤至目标温度活化氧化剂原位降解污染物。类似地，CN 115365284 A公开了一种电阻加热耦合技术修复有机污染土壤的方法，在受污染区域的土壤中施加直流电场并注入氧化剂，完成输送后切换为交流电源对土壤进行加热以活化氧化剂。
[0005]以上方法中氧化剂均是一次性加入进行电动输送，然后进行加热活化，均未考虑加热土壤中的氧化剂电动输送问题。需要注意的是，基于原位化学氧化技术的修复周期通常时间较长，氧化剂一次性注入会因分解造成大量浪费，同时氧化剂的注入量通常也是根据污染物残余浓度来调整的，若氧化剂注入量过大会带来环境污染。实际应用中，氧化剂通常也是分批逐次注入地下的，此时的土壤已被加热，补加的氧化剂若采用电动输送，通常处于直流电
‑
热复合环境中，此时的氧化剂分解速率将难以控制。氧化剂的分解速率并非越快越好，过多的活性基团会发生自淬灭反应而导致氧化剂被白白消耗掉，若不加以调整运行参数，会造成氧化剂的大量浪费。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的的缺陷，提供了一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，,从污染土壤原位化学氧化修复技术的实际应用出发，在热活化氧化剂的同时施加直流电压，改变土壤中离子分布和赋存状态，从而影响氧化剂的分解速率和自由基的产生，达到高效、快速降解土壤中目标有机污染物的目的。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，包括以下步骤：（1）配制氧化剂溶液，将配制好的氧化剂溶液注入至待修复的有机污染土壤中；（2）通过实验装置对目标修复区域进行加热：根据目标修复区域的大小选择加热设备，将所述加热设备按照设定好的间距和布局放置在目标修复区域的表面或土壤内部，控制加热功率和加热时间并进行温度监测，确保目标修复区域中产生的热量达到活化氧化剂所需的温度范围；（3）在加热的同时，对惰性电极的阴极和阳极施加直流电压：在目标修复区域中插入电极，调整电极间距，调节直流电压使电流密度维持在设置值，当电流密度稳定后开启直流电源施加直流电压，此时阴极和阳极开始电解过程，阳极上的阴离子失去电子，参与氧化反应，阴极上的阳离子接受电子，参与还原反应，阳极和阴极上的反应过程相互关联，氧化剂开始降解，氧化剂分解产生的活性基团的种类和氧化剂分解的速度随之改变，到达设定的反应时间后迅速取样并加入淬灭剂以终止反应，处理并检测取出的样品。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述氧化剂为可溶性离子型氧化剂，受热活化后分解产生强氧化性的活性基团。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述氧化剂溶液浓度为10～20wt%，注入土壤中的氧化剂量依据目标污染物和氧化剂的种类和浓度而定，为目标污染物完全氧化所需氧化剂的5～10倍。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述氧化剂注入方式包括直压式注射法、注射井法、高压旋喷注射法。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述惰性电极排列方式为正三角形、正六边形或平行排列，间距为2～3米。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述惰性电极为不锈钢电极、石墨电极、金属氧化物中的任意一种或至少两种组合，惰性电极形状包括网状、片状或杆状。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述对目标修复区域进行加热的方式包括蒸汽注入、电阻加热、热传导，加热温度为80～100℃。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述惰性电极的阴极和阳极间直流电压根据所使用的电解质和氧化剂的种类确定大小，范围为0～200V/米，电流密度为5～40mA/cm2。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：在土壤中注入氧化剂后至修复完成前，整个修复期间土壤含水率应维持在20%以上，以维持良好的导电性。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述实验装置包括多功能水浴锅、制冷压缩机和直流电源，所述多功能水浴锅包括锅体、控制箱和保温机构，所述锅体固定设于控制箱上，锅体外部有两层，两层之间有3厘米空隙，锅体内部固定设有用于水体加热的加热管，锅体顶端一圈固定设有四个固定弹簧，所述四个固定弹簧的另一端与一个环形橡皮圈连接，
所述锅体上还固定设有排水口、循环冷水进水口和循环冷水出水口，所述锅体内加水后可以放置电解槽，所述电解槽内部设有阴极片、阳极片及磁力搅拌子，所述控制箱内部设有磁力驱动器和温度传感器，所述控制箱上固定设有所述保温机构，所述保温机构包括气缸和保温罩，所述直流电源通过正负极电导线与电解槽相连，所述制冷压缩机通过循环冷水进水管和循环冷水出水管与所述锅体相连。
[0017]与现有技术相比,本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术从实际应用出发，考虑了现场应用中氧化剂通常是持续泵送或批次注入的情况，而补加的氧化剂则是在高温环境中进行输送的，使得氧化剂分解速率将难以控制，本专利技术恰好弥补了在加热土壤中采用电动输送氧化剂存在的技术空白。
[0018]（2）本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制氧化剂溶液，将配制好的氧化剂溶液注入至待修复的有机污染土壤中；（2）通过实验装置对目标修复区域进行加热：根据目标修复区域的大小选择加热设备，将所述加热设备按照设定好的间距和布局放置在目标修复区域的表面或土壤内部，控制加热功率和加热时间并进行温度监测；（3）在加热的同时，对惰性电极的阴极和阳极施加直流电压：在目标修复区域中插入电极，调整电极间距，调节直流电压使电流密度维持在设置值，当电流密度稳定后开启直流电源施加直流电压，此时阴极和阳极开始电解过程，氧化剂开始降解，到达设定的反应时间后取样并加入淬灭剂以终止反应，处理并检测取出的样品。2.根据权利要求1所述的一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述氧化剂为可溶性离子型氧化剂，受热活化后分解产生强氧化性的活性基团。3.根据权利要求2所述的一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述氧化剂溶液浓度为10～20wt%，注入土壤中的氧化剂量依据目标污染物和氧化剂的种类和浓度而定，为目标污染物完全氧化所需氧化剂的5～10倍。4.根据权利要求3所述的一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述氧化剂注入方式包括直压式注射法、注射井法、高压旋喷注射法。5.根据权利要求1所述的一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述惰性电极排列方式为正三角形、正六边形或平行排列，间距为2～3米。6.根据权利要求5所述的一种直流电联合热活化氧化剂的有机污染土壤修复方法，其特征在于，所述惰性电极为不锈钢电极、石墨电极、金属氧化物中的任意一种或至少两种组合，惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐成华，张亚平，岳修鹏，黄涛，常伟，
申请(专利权)人：江苏省地质矿产局第一地质大队，
类型：发明
国别省市：