一种TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法技术

本发明专利技术涉及多环芳烃污染土壤的降解，具体地说是一种多环芳烃污染土壤的紫外纳米ＴｉＯ↓［２］催化降解方法，将污染土壤与纳米ＴｉＯ↓［２］的混合物于器皿中铺平，纳米ＴｉＯ↓［２］的加入量与污染土壤重量比为０．２％－５％，置于紫外光照箱中进行光照降解，光照箱中的光照条件：紫外光照波长为２１０－３６５ｎｍ，样品距光源５－２０ｃｍ，光照强度为５００－１００００μｗ／ｃｍ↑［２］，温度为２５－３５℃，通风控制箱中湿度为３０－５０％，光照时间２－１４天。本发明专利技术优点为：去除污染物的速度快、效率高、易于操作、不产生二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多环芳烃污染土壤的光催化降解，具体地说是一种TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法。
技术介绍
多环芳烃化合物(PAHs)是环境中普遍存在的一类有机污染物。其来源有两个方面：天然源和人为源。天然源主要是森林和草原大火、火山喷发、植物和微生物的合成，其中高等植物和微生物的合成、火山活动是产生PAHs背景值的主要因子；人为源来自工业生产和加工(如焦碳、碳黑和煤焦油的生产、原油及其衍生物的精炼和分馏等)，以及有机物的不完全燃烧等过程。在人为源中，人为的燃料燃烧是工业发达国家和城市地区PAHs的主要贡献因子，暴露的PAHs给生活在世界发达地区的人们带来了巨大的健康危害。作为环境污染物的PAHs之所以受到人们的关注，首先是因为有些PAHs的致癌、致畸和致突变，其次是由于PAHs稳定、难于降解，在环境中呈不断增加的趋势。采用经济效益和环境效益合理的修复技术治理PAHs污染，越来越多地受到人们的重视。目前，关于PAHs污染修复技术包括生物修复、物理修复和化学修复。PAHs的生物修复在国内外有很多研究，生物修复有很多优点，同时也存在一些不足，如周期长，条件较难控制等；采用加热和淋洗等物理方法去除，费用高，处理不彻底。近年来，紫外光照射与半导体TiO2联合作用的光催化过程已被许多研究成果证明是行之有效和非常有益的降解处理污染物的一门新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种速度快、效率高、易于操作、不产生二次污染的TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：将污染土壤与纳米TiO2的混合物于器皿中铺平，置于紫外光照箱中进行光照降解，纳米TiO2的加入量按重量百分比计为0.2％-5％，光照箱中的光照条件：紫外光照波长为210-365nm，样品距光源5-20cm，光照强度为500-10000μw/cm2，温度为20-38℃，通风控制箱中湿度为30-50％，光照时间2-14天。所述TiO2的加入量按重量百分比计为0.5％-4％，所述紫外光照波长为254-295nm，样品距光源5-15cm，光照强度为1000-3000μw/cm2，温度为28-32℃，通风控制箱中湿度为35-40％，光照时间8-12天。所述紫外光照箱选用的紫外光照主波长为254nm、310nm或365nm。所述纳米TiO2为锐钛型，表面积为50m2g-1，平均直径为15-20nm。所述-->多环芳烃为苯并芘、芘或菲。所述污染土壤中多环芳烃为10-200mg/kg。本专利技术具有如下优点：1.去除污染物的速度快、效率高。多环芳烃是一类持久性有机物质在自然界完全矿化的时间通常为数百天到数十年，植物完全修复的时间为200天以上。本专利技术可用于苯并芘、芘和菲等多环芳烃污染的土壤。在没有添加TiO2的情况下，多环芳烃的光降解需要35-50天。当土壤中苯并芘、芘和菲的含量为40mg/kg，经过8天光照处理后，苯并芘在四种不同TiO2添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为93.06％、96.28％、98.31％和94.02％；经过12天光照处理后，芘在四种不同TiO2添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为94.29％、91.03％、90.48％和84.72％；经过10天光照处理后，菲在四种不同TiO2添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为96.06％、97.92％、98.74％和95.84％。添加少量的TiO2的大大加快了多环芳烃的光降解。2.易于操作。本专利技术使污染土壤的处理简单，成本低廉。只需将污染土壤进行风干，筛分的简单处理，将少量的TiO2与污染土壤进行机械混合，然后将混合土壤铺于平面的装置放在紫外光源下照射即可。3.不产生二次污染。本专利技术属于光化学降解，它往污染土壤中添加的少量半导体，是土壤中本身具有的物质，对土壤不会产生毒害作用，因而不会造成二次污染，是一种环境友好型处理污染土壤的方法。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例1土样在室内风干，磨碎，过1mm筛，间歇式高压蒸汽灭菌2次(每次半小时，121℃)，加入多环芳烃后，风干备用。多环芳烃污染土壤的制备：将上述灭菌的土样中按重量体积比1∶1比例加入多环芳烃的甲醇溶液(1克土：1ml多环芳烃的甲醇溶液)，每1000ml多环芳烃的甲醇溶液中分别含有10mg的苯并芘、芘或菲，置于通风厨24h，污染土壤中多环芳烃的浓度为10mg/kg。多环芳烃甲醇溶液的配制：准确称取0.01克苯并芘、芘和菲，分别用甲醇定容至1000ml。纳米TiO2为锐钛型，表面积：50m2g-1，平均直径：20nm。将TiO2与多环芳烃污染土壤进行混合，机械搅拌至均匀。TiO2的加入量与污染土壤重量比为0.5％。称取5g上述土样置于9cm直径的皮氏培养皿中，铺平，置于光照箱中进行降解。在光照箱中照射8-12天，将土壤放入100ml离心管中，加入25ml的二氯甲烷，超声水浴2小时，5000rmp离心5min，过柱，测定混合液中的多环芳烃的含量。光照箱中的光照条件：紫外光照主波长为254nm，样品距光源15cm，-->光照强度为1071μw/cm2，温度为30±1℃，湿度为35％±2％。处理效果：经过8天的照射后苯并芘的降解率达到93.06％，经过12天的照射后芘的降解率达到94.29％，经过10天的照射后菲的降解率达到96.06％。实施例2土样在室内风干，磨碎，过1mm筛，然后间歇式高压蒸汽灭菌2次(每次半小时，121℃)，加入多环芳烃后，风干备用。多环芳烃污染土壤的制备：将上述灭菌的土样中按重量体积比1∶1比例加入多环芳烃的甲醇溶液(1克土：1ml多环芳烃的甲醇溶液)，每1000ml多环芳烃的甲醇溶液中分别含有40mg的苯并芘、芘或菲，置于通风厨24h，污染土壤中多环芳烃的浓度为40mg/kg。多环芳烃甲醇溶液的配制：准确称取0.04克苯并芘、芘和菲，分别用甲醇定容至1000ml。纳米TiO2为锐钛型，表面积：50m2g-1，平均直径：20nm。将TiO2与多环芳烃污染土壤按重量比1％进行混合，机械搅拌至均匀。称取5g上述土样置于9cm直径的皮氏培养皿中，铺平，置于光照箱中进行降解。在光照箱中照射8-12天，将土壤放入100ml离心管中，加入25ml的二氯甲烷，超声水浴2小时，5000rmp离心5min，过柱，测定混合液中的多环芳烃的含量。光照箱中的光照条件：紫外光照主波长为254nm，样品距光源5cm，光照强度为680μw/cm2，温度为30±1℃，湿度为45％±2％。处理效果：经过2天和8天的照射后苯并芘的降解率达到26.17％和96.28％，经过2天和12天的照射后芘的降解率达到16.82％和91.03％，经过2天和10天的照射后菲的降解率达到20.61％和97.92％。实施例3土样在室内风干，磨碎，过1mm筛，然后间歇式高压蒸汽灭菌2次(每次半小时，121℃)，加入多环芳烃后，风干备用。多环芳烃污染土壤的制备：将上述灭菌的土样中按1∶1比例(1克土：1ml多环芳烃的甲醇溶液)，分别加入40mg/1000ml的苯并芘、芘和菲，置于通风厨24h，污染土壤中多环芳烃的浓度为40mg\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴｉＯ↓［２］和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法，其特征在于：将污染土壤与纳米ＴｉＯ↓［２］的混合物于器皿中铺平，置于紫外光照箱中进行光照降解，纳米ＴｉＯ↓［２］的加入量与污染土壤重量比为０．２％－５％，光照箱中的光照条件：紫外光照波长为２１０－３６５ｎｍ，样品距光源５－２０ｃｍ，光照强度为５００－１００００μｗ／ｃｍ↑［２］，温度为２０－３８℃，通风控制箱中湿度为３０－５０％，光照时间２－１４天。

【技术特征摘要】
1.一种TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法，其特征在于：将污染土壤与纳米TiO2的混合物于器皿中铺平，置于紫外光照箱中进行光照降解，纳米TiO2的加入量与污染土壤重量比为0.2％-5％，光照箱中的光照条件：紫外光照波长为210-365nm，样品距光源5-20cm，光照强度为500-10000μw/cm2，温度为20-38℃，通风控制箱中湿度为30-50％，光照时间2-14天。2.按照权利要求1所述TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法，其特征在于：TiO2的加入量与污染土壤重量比为0.5％-4％，所述紫外光照波长为254-295nm，样品距光源5-15cm，光照强度为1000-3000μw/cm2，温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利红，李培军，李雪梅，巩宗强，郑乐，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]