[發明專利]一種過硫酸鹽-過氧化鈣雙氧化劑去除多環芳烴類物質甲基萘的方法

有效

• 申請號: 201410561933.8
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104445570B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 周雪飛;張亞雷;錢雅潔;錢冬旭;張靜;陳家斌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/32
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

?本發明涉及一種去除水體中有機污染物的方法，尤其是涉及一種地下水修復領域利用過硫酸鹽-過氧化鈣雙氧化劑去除多環芳烴類物質甲基萘的方法。

背景技術

多環芳烴（PAHs）通常是指由兩個或兩個以上的苯環及它們衍生出的各種有機化合物的總稱^[1]。在受石油污染的區域通常可見高濃度的PAHs。由于其潛在的致癌、致畸、致突變“三致”毒性，并可通過生物累積和食物鏈傳遞，威脅人類健康，給自然生物及生態環境都帶來極大的危害。常見的PAHs的修復方法主要有生物修復、植物修復、化學修復等，相對其他幾種修復方式，化學氧化在處理周期上更短，成本較低，對環境的破壞小，且在對于一般難以處理有機污染物化學氧化具有更高效穩定的處理效果。基于傳統地下水化學修復技術的局限性，原位化學氧化（in?situ?chemical?oxidation,?ISCO）技術在受PAHs類物質污染的地下水修復上已經受到越來越多的關注。

原位化學氧化是一種利用強氧化劑降解地下水或土壤中的有機污染物，并對環境無害的化合物修復技術。ISCO以其對污染物處理的高效性和對生物修復的促進作用而受到廣泛關注。它可以有效修復受石油烴、多環芳烴類有機污染物污染的土壤及地下水。現有的ISCO中常用的氧化劑包括高錳酸鹽（MnO₄^-）、雙氧水（H₂O₂）、過硫酸鹽（S₂O₈^2-）及過氧化鈣（CaO₂）。高錳酸鹽在中性條件下有較長的半衰期，其在土壤及地下修復中可以保持較長的作用時間。但是對于高錳酸鹽，其氧化性發揮的最佳pH條件在3以下或者10以上^[2]，土壤及地下水中性偏堿性的pH條件并不利于其氧化性的充分發揮。雙氧水在ISCO中有較為廣泛的應用，雙氧水可激活產生氧化性極強的羥基自由基（·OH，E⁰?=?1.8～2.7V），進而有效地氧化去除有機污染物。但是雙氧水在環境介質中并不穩定，在中性條件下易于發生歧化反應，生成O₂。這部分無效O₂的生成，降低了H₂O₂產生·OH的效率，進而影響實際應用中的修復效率。近年來的研究表明過硫酸鹽及過氧化鈣是ISCO中兩類有效的氧化劑。過硫酸鹽可有效降解甲基叔丁基醚、石油烴類污染物質，過氧化鈣在去除三硝基甲苯、多環芳烴類物質上也顯示了極大的有效性，這兩類氧化劑在地下水修復領域有著廣闊的應用前景。

過硫酸鹽是一類氧化性較強的氧化劑，其標準氧化還原電位為2.01V。過硫酸鹽在水中電離產生S₂O₈^2-，在一定的活化作用下，過硫酸鹽中的-O-O-鍵斷裂，可產生氧化性更強的硫酸根自由基（·SO₄^-，E⁰?=?2.5～3.1V）。雖然·OH是一類氧化性很強的氧化劑但是其在水溶液中存在時間短，小于1μs^[3]，對某些結構特殊的污染物·OH則失去有效的降解能力（如：全氟羧酸）。·SO₄^-對污染物有更強的選擇性，其氧化活性適應的pH范圍更廣泛，·SO₄^-在環境中穩定性好，其半衰期在4s左右，遠大于·OH。過硫酸鹽類物質水溶性高，如過硫酸鈉在水中溶解度可達73g/100g（25℃），且市售價格便宜，相對雙氧水來說，固體的過硫酸鹽在實際工程應用中更便于運輸。過硫酸鹽及其產物SO₄^2-對環境介質中土著微生物群影響小，從而對由這些微生物主導的生物修復影響也較為微弱^[4]。過硫酸鹽在地下環境中穩定性好，可穩定存在數周之久^[3]，其穩定性遠大于H₂O₂，有利于實際修復應用中的傳質過程。通常，過硫酸鹽可通過加熱、UV光照或過渡金屬離子這幾種方式激活產生硫酸根自由基。