[發(fā)明專利]一種微波石墨烯強化過碳酸鈉降解土壤有機污染物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611064722.9
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106734125B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 林親鐵;鄭友平;姜潔如;陳志良
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 北京知本村知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11039
• 代理人: 劉江良

本發(fā)明公開了一種微波石墨烯強化過碳酸鈉降解土壤有機污染物的方法。所述方法是將配制質(zhì)量濃度為2～4％的過碳酸鈉溶液，加入0.25～1.0g/L石墨烯，有機污染土壤中加入過碳酸鈉與石墨烯混合溶液，攪拌均勻，置于變頻式微波反應器中，設定溫度為65～85℃，持續(xù)反應10～20分鐘。該方法適用于鄰苯二甲酸酯、多氯聯(lián)苯等持久性有機物污染場地的修復，對有機污染物的去除率可達80.7％以上，具有重要的應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于有機污染場地土壤修復技術領域，更具體地，涉及一種微波石墨烯強化過碳酸鈉降解土壤有機污染物的方法。

背景技術

據(jù)《中國環(huán)境年鑒》(2002-2009)年顯示，2008年我國關閉并轉遷工業(yè)企業(yè)數(shù)目由2001年的6611個增至22488個，總數(shù)超過10萬，主要集中在北京、天津、長江三角洲、珠江三角洲和東北老工業(yè)基地等地區(qū)。企業(yè)的搬遷雖然結束了污染物的持續(xù)排放，但對土壤和地下水造成的污染長期存在，在土地二次開發(fā)過程中因污染場地管理不善引發(fā)的污染事件屢見不鮮，如“美國拉夫運河事件”、“北京宋家莊地鐵站中毒事件和“常州外國語學校中毒事件”。在這些污染事件中，來自農(nóng)藥石油、化工、焦化等污染場地引起的有機污染尤其突出。如何有效處理場地土壤中鄰苯二甲酸酯(PAEs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)等有機污染是當前亟需解決的土壤環(huán)境問題。

微波加熱因具有選擇性(大多數(shù)土壤組分不直接吸收微波能)、熱效率高(直接作用于土壤中的有機污染物和水分子等吸波物質(zhì))、便于控制、無二次污染等特點，而被用于污染土壤的修復。除產(chǎn)生熱效應外，還能通過非熱效應降低化學反應的活化能、改變反應的動力學和催化化學反應的進行，但單一微波技術很大程度上是通過高溫玻璃化土壤對污染物產(chǎn)生包裹固定，有機污染物的徹底分解礦化不到60％。

石墨烯是一種由單原子層經(jīng)過sp²雜化后以六邊形排列形成的蜂窩狀二維碳質(zhì)新材料，是構建碳納米管，石墨的基本結構單元。與碳納米管相比，石墨烯具有更為優(yōu)異的導電性能(室溫下電子遷移率高達2×10⁵cm2·V^-1·K^-1),力學性能(1060GPa)、導熱性能(5000W·m^-1·K^-1)，此外還具很大理論比表面積(m²·g^-1)，因而可成為性能更為優(yōu)異的微波高級氧化界面催化劑材料。此外，石墨烯獨特的氮原子層二維平面結構和表面擁有大量的π電子可與含芳環(huán)污染物分子發(fā)生π-π鍵共軛作用，能夠吸附土壤中更多的污染物分子，從而提高微波催化降解效率。目前，將石墨烯用于吸附、催化臭氧化、光催化分解水產(chǎn)氫等已有很多報道。中國發(fā)明“一種石墨烯包裹四氧化三鐵微球的類Fenton催化劑及其制備方法和應用”(申請?zhí)?01410743333.3)以無機鐵鹽和石墨烯的水溶液為前驅(qū)體，采用噴霧干燥技術制備石墨烯包裹的鐵鹽前驅(qū)體微球，并在保護氣氛下煅燒還原得到催化劑，利用該催化劑與過氧化氫協(xié)同，能有效降解廢水中的染料。中國發(fā)明“一種石墨烯改性鐵泥非均相Fenton催化劑及其制備方法”(申請?zhí)?01610080860.X)通過往石墨烯水分散液中加入硫酸亞鐵和雙氧水溶液，經(jīng)攪拌、陳化、沉淀、干燥后得到石墨烯改性鐵泥非均相Fenton催化劑，利用該催化劑與雙氧水共同作用，可有效降解廢水中的羅丹明、酸性紅G和甲硝唑。然而目前，還未檢索到有關利用微波石墨烯強化氧化土壤中有機污染物的報道。

化學修復法通過投加高錳酸鉀、過氧化氫和Fenton試劑等環(huán)境友好的氧化劑將土壤中的有機物氧化還原為無毒或低毒性物質(zhì)。該技術可以有效地對污染物進行處理，降低污染物的毒性，但是傳統(tǒng)的化學修復技術在處理有機污染土壤時存在對pH值要求高，氧化劑穩(wěn)定性不足、投加量大、使用過程中易產(chǎn)生二次污染，自由基半衰期短、利用效率低、對有機物礦化程度小等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容