【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水污染治理应用，具体涉及一种微纳米气泡增效硫化亚铁活化氧气降解多环芳烃的方法。
技术介绍
1、多环芳烃(pahs)是具有两个或更多稠合苯环的芳香烃，通常由于有机物的不完全燃烧或高温裂解产生，具有公认的致癌性、致畸性和诱变性。作为持久性有机污染物之一，pahs易在含水层中富集并长期留存，会持续对人类健康和生态环境造成威胁，包括萘在内的十六种pahs已被美国环境保护署列为重点污染物。目前常见的修复思路是利用物理化学方法增加多环芳烃的移动性、可利用性，如热脱附、化学试剂增溶、电动增移，或者利用化学生物方法将其氧化还原或降解，如化学氧化、微生物修复、植物修复等。其中，热脱附和电动修复技术需要利用电能，成本较高；化学试剂增溶和化学氧化技术对环境扰动较大，有二次污染风险；微生物和植物修复技术效率较低，所需修复时间过长。因此，亟待开发低扰动、低成本的绿色高效修复技术。
2、地层中赋存的天然矿物硫化亚铁(fes)因其特殊的晶体结构，比表面积较大且具备强还原性，已被应用于去除多种环境污染物。产生的活性氧物质中，·oh的氧化还原电位高达2.8v，能够无选择性地氧化持久性有机污染物，具备降解多环芳烃的潜力。微纳米气泡作为一种新兴技术，具备长期稳定性、大比表面积、高氧溶出率和高传质效率，不会造成二次污染。考虑到fes在地下水环境介质中广泛存在，无需额外引入化学药品，因此成本较低、绿色环保。利用微纳米气泡与fes的协同作用，预计能够提升活化氧气产生活性氧物质的效能，从而促进多环芳烃降解。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种微纳米气泡增效硫化亚铁活化氧气降解多环芳烃的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
3、一种微纳米气泡增效硫化亚铁活化氧气降解多环芳烃的方法，其包括如下步骤：
4、(1)在厌氧血清瓶中模拟自然原位条件，在不同铁硫比环境下制备硫化亚铁；
5、(2)向含硫化亚铁的厌氧体系中投加微纳米气泡和多环芳烃母液；
6、(3)立即通入氧气，微纳米气泡协同硫化亚铁活化氧气去除体系中的多环芳烃。
7、优选地，步骤(1)中，硫化亚铁的制备过程为：在厌氧手套箱中利用九水合硫化钠及四水合氯化亚铁分别制备母液，在厌氧血清瓶的缓冲液中，依次加入硫化钠母液和氯化亚铁母液，通过改变投加fecl2母液的体积改变铁硫比，硫化钠母液和氯化亚铁母液的体积均不超过厌氧血清瓶中缓冲液总体积的2％。
8、其中，硫化钠母液和氯化亚铁母液的浓度分别为200mm-2m。
9、血清瓶中的缓冲液由硼酸、四硼酸钠及氯化钠配制而成，同时加入了氯化铵、氯化镁、氯化钙等天然营养元素，模拟自然原位条件。
10、优选地，步骤(1)中，硫化亚铁的硫浓度为0.2-2mm，更优选为1.0mm。
11、优选地，步骤(1)中，硫化亚铁的铁硫比为1:1-50:1，更优选为35:1。
12、优选地，步骤(2)中，微纳米气泡的制备过程为：利用微纳米气泡发生器制备微纳米气泡，采用气源选自氧气、氮气、空气中的一种或混合气体(优选为氧气)，制备所用纯水总体积为1500-2000ml，水压为0.1-0.2mpa，制备时间为5-10min，所得的微纳米气泡水中气泡浓度约为106-109个/ml。
13、优选地，步骤(2)中，投加的微纳米气泡水的体积为厌氧血清瓶中溶液总体积的0.5-50％，更优选为35％。
14、优选地，步骤(2)中，多环芳烃母液中的多环芳烃选自萘、苊、芴、菲、蒽中的一种或多种，用乙醇增溶多环芳烃，超声3min以上使其完全溶解，配制10g/l的污染物母液。
15、优选地，步骤(2)中，投加多环芳烃母液后，使得体系中多环芳烃母液的浓度为0.5-10mg/l。
16、优选地，步骤(3)中，通入氧气的流速为30-120ml/min，通气时间为30-120s。
17、优选地，步骤(3)中，体系中混合反应的时间为2-6h。
18、由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
19、(1)多环芳烃的自然衰减往往需要持续数月至数年，本专利技术所采用的硫化亚铁能够在三小时内高效活化氧气产生强活性氧物质，·oh高达2.8v的强氧化电位使其能够有效提高多环芳烃的降解效率，在短时间即有20％以上的明显降解效果，应用过程操作简单，绿色环保。
20、(2)对于耗氧过程，氧气的传质效率至关重要，本专利技术所采用的微纳米气泡比表面积大，相较粒径为1mm的普通细小气泡，本专利技术粒径为100nm的微纳米气泡的比表面积可达10000倍以上。根据亨利定律，大比表面积能够提高微纳米气泡的气液传质效率，不断补充水体中的溶解氧，从而提升氧气传质效率。同时微纳米气泡-45mv的高zeta电位能够提升fe(ii)的氧化还原电位，使其更容易失去电子，增效了fe(ii)的电子传递，加速活化氧气生成活性氧物质的过程，最终显著提升了20％以上的降解效率。且微纳米气泡利用纯水制备，操作简单且绿色环保不会产生二次污染，具有实际应用和推广潜力。
21、(3)本专利技术反应所需条件容易达到，反应试剂(硫化亚铁)在自然界储量丰富，广泛存在于含有机质的地下水还原介质中，无需额外添加化学药品，修复应用中不会产生二次污染。
22、(4)本专利技术在有氧条件下，微纳米气泡对硫化亚铁降解多环芳烃效率的提升可达20％以上，可高效去除污染物，进一步可用于地下水中原位多环芳烃污染的修复，从而去除性质稳定的目标污染物。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种微纳米气泡增效硫化亚铁活化氧气降解多环芳烃的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫化亚铁的制备过程为：在厌氧手套箱中利用九水合硫化钠及四水合氯化亚铁分别制备母液，在厌氧血清瓶的缓冲液中，依次加入硫化钠母液和氯化亚铁母液，硫化钠母液和氯化亚铁母液的体积均不超过厌氧血清瓶中缓冲液总体积的2％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硫化钠母液和氯化亚铁母液的浓度分别为200mM-2M。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述血清瓶中的缓冲液由硼酸、四硼酸钠及氯化钠配制而成，同时加入了氯化铵、氯化镁、氯化钙，模拟自然原位条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫化亚铁的硫浓度为0.2-2mM；和/或，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微纳米气泡的制备过程为：利用微纳米气泡发生器制备微纳米气泡，采用气源选自氧气、氮气、空气中的一种或混合气体，制备所用纯水总体积为1500-2000mL，水压为
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述投加的微纳米气泡水的体积为厌氧血清瓶中溶液总体积的0.5-50％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述多环芳烃母液中的多环芳烃选自萘、苊、芴、菲、蒽中的一种或多种，用乙醇增溶多环芳烃，超声，配制污染物母液；和/或，
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述通入氧气的流速为30-120mL/min，通气时间为30-120s。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述体系中混合反应的时间为2-6h。
...【技术特征摘要】
1.一种微纳米气泡增效硫化亚铁活化氧气降解多环芳烃的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫化亚铁的制备过程为：在厌氧手套箱中利用九水合硫化钠及四水合氯化亚铁分别制备母液，在厌氧血清瓶的缓冲液中，依次加入硫化钠母液和氯化亚铁母液，硫化钠母液和氯化亚铁母液的体积均不超过厌氧血清瓶中缓冲液总体积的2％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硫化钠母液和氯化亚铁母液的浓度分别为200mm-2m。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述血清瓶中的缓冲液由硼酸、四硼酸钠及氯化钠配制而成，同时加入了氯化铵、氯化镁、氯化钙，模拟自然原位条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫化亚铁的硫浓度为0.2-2mm；和/或，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微...
【专利技术属性】
技术研发人员：代朝猛，黄霄伊，游学极，刘曙光，张亚雷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。