本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及到一種利用放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法。

背景技術(shù)：

土壤是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，關(guān)系人民群眾身體健康。

過硫酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑，其本身的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位較強(qiáng)(e0＝2.01v)，接近于臭氧(e0＝2.07v)能夠氧化多種污染物。其在熱、紫外光、超聲波、堿液及各種過渡金屬離子等的物化作用下，還可以轉(zhuǎn)化為硫酸根自由基(so4^·)，它的氧化性要強(qiáng)于過硫酸鹽及羥基自由基，可廣泛氧化降解有機(jī)污染物?；谝陨闲再|(zhì)，過硫酸鹽是一種相對(duì)理想的土壤修復(fù)氧化劑，但其不能簡單投加使用，通常需要外界條件對(duì)其進(jìn)行活化。對(duì)比文件(cn204353196u)已提及應(yīng)用過硫酸鹽對(duì)土壤中的有機(jī)物進(jìn)行降解進(jìn)行再生，但此法需加熱對(duì)過硫酸鹽進(jìn)行活化，過程復(fù)雜，穩(wěn)定性不高；對(duì)比文件(cn105174416a)提及采用負(fù)載型活性炭催化劑激活過硫酸鹽的方法修復(fù)有機(jī)污染土壤，其體系中催化劑分散均勻性存在問題，直接影響修復(fù)效果；對(duì)比文件(cn104324937a)提及采用非均勻電動(dòng)力-過硫酸鹽聯(lián)用修復(fù)土壤中的有機(jī)物污染，其工藝過程易使修復(fù)場地固化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種修復(fù)過程簡單、效果好且修復(fù)后的土壤不板結(jié)穩(wěn)定性好的放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法。本發(fā)明主要是利用放電等離子活化過硫酸鹽產(chǎn)生的硫酸根自由基以及放電等離子體自身產(chǎn)生的活性自由基，協(xié)同實(shí)現(xiàn)對(duì)含有有機(jī)污染物土壤的修復(fù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

對(duì)有機(jī)污染土壤修復(fù)的放電等離子體反應(yīng)器形式為介質(zhì)阻擋放電形式；供電電源為高頻交流電源。

所述方法在于如下步驟：

第一步，將有機(jī)污染土壤置于介質(zhì)阻擋放電等離子體反應(yīng)器(以下簡稱反應(yīng)器)中；

第二步，將含有過硫酸鹽的溶液均勻加入有機(jī)污染土壤中，通過改變過硫酸鹽溶液濃度，使過硫酸鹽與土壤中苯酚的摩爾比為20：1至1：1，該過硫酸鹽為可溶于水的過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨；

第三步，將空氣通過修復(fù)室的通氣孔通入修復(fù)室中，氣量為1l/min；

第四步，打開反應(yīng)器的高壓電源，頻率設(shè)置為7khz，電壓為7kv，對(duì)有機(jī)污染土壤進(jìn)行放電活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)處理；

第五步，處理120min后，待過硫酸鹽與放電等離子體及有機(jī)污染土壤充分反應(yīng)，協(xié)同修復(fù)處理結(jié)束后，關(guān)閉高壓電源，從修復(fù)室中取出修復(fù)后土壤。

本發(fā)明的工作過程如下：

放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法，是將有機(jī)污染土壤置于放電等離子體反應(yīng)器當(dāng)中，然后將過硫酸鹽均勻加入土壤中，與其充分接觸，向反應(yīng)器中的通入空氣或是氧氣等氣體作為放電氣源，通過高壓電源對(duì)反應(yīng)器施加高壓，產(chǎn)生放電等離子體，利用放電產(chǎn)生的物理效應(yīng)如：強(qiáng)電場、沖擊波、紫外光及熱等活化土壤中過硫酸鹽，生成強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，同時(shí)放電等離子體自身也產(chǎn)生強(qiáng)氧化活性自由基如臭氧、羥基自由基及活性氧自由基等，兩種方式產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)共同并且均勻作用于有機(jī)污染土壤，產(chǎn)生協(xié)同作用，降解土壤中的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染土壤的修復(fù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明將新興高級(jí)氧化技術(shù)中的放電等離子體氧化與過硫酸鹽氧化技術(shù)相結(jié)合，利用二者產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)的協(xié)同作用，高效修復(fù)有機(jī)污染土壤，實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)污染物特別是難降解有機(jī)污染物的降解和礦化，且該法具有修復(fù)時(shí)間短，修復(fù)效果好，不產(chǎn)生二次污染，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器示意簡圖。

圖2為加入20：1的過硫酸鉀氧化、單獨(dú)放電處理及放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)有機(jī)污染土壤效果對(duì)比圖。

圖中：1空氣泵；2轉(zhuǎn)子流量計(jì)；3玻璃介質(zhì)；4高壓電極；5低壓電極；6修復(fù)室；7高頻交流電源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

在圖1所示介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器示意簡圖中，本示例所采用的介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)為雙介質(zhì)阻擋放電形式，采用200mm×200mm×3mm的普通玻璃3作為介質(zhì)，高壓電極4與低壓電極5為直徑為100mm的不銹鋼板，其高壓電極與調(diào)頻交流電源7相連，其低壓電極接地。修復(fù)室6為方框形塑料材質(zhì)，其外框尺寸為直徑100mm高8mm；修復(fù)室固定于低壓電極上；待處理土壤含苯酚1000mg/kg，土壤含水率為2％；氣泵1通過通氣管連接至修復(fù)室中，在修復(fù)室與空氣泵之間設(shè)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)2。在修復(fù)室入口對(duì)向開一同孔徑小孔作為氣體出口，該氣體出口與導(dǎo)管相連使氣體排出。

實(shí)施例1

制備苯酚濃度為1000mg/kg的有機(jī)污染土壤，并取有機(jī)污染土壤50g，平鋪于反應(yīng)器的修復(fù)室中；將126.59g/l的過硫酸鈉溶液約20ml均勻加入已填滿土壤的反應(yīng)室中，此時(shí)過硫酸鈉與土壤中苯酚的摩爾比為20：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應(yīng)器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應(yīng)器中去除修復(fù)后的土壤。

相同實(shí)驗(yàn)條件下，再進(jìn)行兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，一組為只加入過硫酸鈉而不進(jìn)行放電處理，一組為不加入過硫酸鈉只進(jìn)行放電處理。三組實(shí)驗(yàn)后測定修復(fù)后土壤中的苯酚含量，結(jié)果表明：單獨(dú)加入過硫酸鈉不進(jìn)行放電處理的苯酚降解率為13.5％，單獨(dú)放電處理不加入過硫酸鈉的苯酚降解率為56.8％，而放電活化過硫酸鈉方法的苯酚降解率達(dá)到79.3％，放電等離子體活化過硫酸鈉協(xié)同修復(fù)土壤效果明顯。

實(shí)施例2

將苯酚濃度為1000mg/kg有機(jī)污染土壤50g，平鋪于反應(yīng)器的修復(fù)室中；將71.8g/l的過硫酸鉀溶液20ml均勻加入已填滿土壤的反應(yīng)室中；此時(shí)過硫酸鉀與土壤中苯酚的摩爾比為10：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應(yīng)器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應(yīng)器中去除修復(fù)后的土壤；測定土壤中苯酚降解率為71.3％。

實(shí)施例3

將苯酚濃度為1000mg/kg有機(jī)污染土壤50g，平鋪于反應(yīng)器的修復(fù)室中；將6.06g/l的過硫酸銨溶液20ml均勻加入已填滿土壤的反應(yīng)室中；此時(shí)過硫酸銨與土壤中苯酚的摩爾比為1：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應(yīng)器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應(yīng)器中去除修復(fù)后的土壤；測定土壤中苯酚降解率為68.1％。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法，首先將有機(jī)污染土壤置于介質(zhì)阻擋放電等離子體反應(yīng)器中；再將過硫酸鹽溶液加入有機(jī)污染土壤中；將空氣通過修復(fù)室的通氣孔通入修復(fù)室中；打開反應(yīng)器的高壓電源，對(duì)有機(jī)污染土壤進(jìn)行放電活化過硫酸鹽協(xié)同修復(fù)處理；待過硫酸鹽與放電等離子體及有機(jī)污染土壤充分反應(yīng)，關(guān)閉高壓電源，從修復(fù)室中取出修復(fù)后土壤。本發(fā)明將新興高級(jí)氧化技術(shù)中的放電等離子體氧化與過硫酸鹽氧化技術(shù)相結(jié)合，利用二者產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)的協(xié)同作用，高效修復(fù)有機(jī)污染土壤，實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)污染物特別是難降解有機(jī)污染物的降解和礦化，且該法具有修復(fù)時(shí)間短，修復(fù)效果好，不產(chǎn)生二次污染，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：唐首鋒;袁德玲;綦金榜;李娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：燕山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.11.17