[發明專利]一種微波強化納米Fe3O4/Na2CO4修復PAEs污染土壤的方法

在審

• 申請號: 201611199364.2
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106734164A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王明新;孫旭;任帥杰;吳韻秋;劉建國
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于有機污染場地修復工程技術領域，具體涉及利用微波強化納米四氧化三鐵(Fe₃O₄)和過碳酸鈉(Na₂CO₄)協同修復鄰苯二甲酸酯(PAEs)污染土壤的方法。

背景技術

鄰苯二甲酸酯又名酞酸酯(Phthalate esters,PAEs)，作為增塑劑被廣泛應用于農膜、油漆、化妝品、塑料制品等行業生產中。全球每年酞酸酯用量大約為600萬噸，2011年中國酞酸酯用量達到220萬噸。PAEs作為一類內分泌干擾物具有致癌、致畸、致突變作用，已經被歐盟、美國以及中國列為優先控制類污染物。PAEs已經成為全球傳播最廣的污染物之一，廣泛分布于水體、空氣和土壤等環境介質中，并在多種蔬菜等農產品中積累，產生了嚴重的潛在健康風險。

PAEs屬于憎水親脂性有機物，進入土壤中的大部分此類物質會吸附在土壤顆粒上，使得土壤成為環境中PAEs的儲庫和中轉站。目前我國固廢拆解區、化工搬遷場地甚至部分城市土壤PAEs污染嚴重，給周邊環境和居民健康帶來嚴重的威脅，亟需對這些污染場地進行修復。

目前有機污染場地常用修復方法包括蒸汽浸提、熱脫附、回轉窯、化學淋洗、化學氧化還原和生物修復等。其中化學氧化法因對有機污染物的降解較為快速徹底而得到了廣泛的研究并應用于高濃度有機污染場地的修復。芬頓試劑是常見的氧化劑，經典的芬頓試劑由過氧化氫(H₂O₂)和Fe(Ⅱ)組成，利用Fe(Ⅱ)催化過氧化氫分解產生氧化性極強的羥基自由基，從而實現對有機污染物的降解。

采用芬頓試劑修復PAEs污染土壤時存在以下幾個問題：第一，由于PAEs在土壤中主要吸附于土壤有機質上，以吸附態形式存在，使得芬頓試劑在土壤中與PAEs的接觸效果不佳；第二，由于土壤中富含微生物、粘粒礦物和過渡金屬元素，使得過氧化氫在土壤中有可能被分解為氧氣和水，從而失去了氧化性；第三，由于芬頓試劑對有機污染物的氧化降解性能往往沒有選擇性，對于有機質含量通常遠高于PAEs含量的土壤，容易導致大量芬頓試劑與土壤有機質產生反應，從而浪費大量的芬頓試劑。

因此，采用芬頓法修復PAEs污染土壤時，必須克服PAEs與芬頓試劑的接觸效率低的問題，以減少芬頓試劑在土壤中的無效分解及與土壤有機質的反應，從而控制芬頓試劑的浪費問題。Na₂CO₄是一種由碳酸鈉和過氧化氫以氫鍵形成的復合物，易水解并自發釋放H₂O₂，其活性氧的理論含量為15.3％，能高效氧化C＝C、R-COO-R、苯環等官能團，Na₂CO₄本身及其分解產物無毒，是一種環境友好型氧化劑?？梢酝ㄟ^調控Na₂CO₄的分解速率來調控其釋放過氧化氫的速率，使之與土壤PAEs的解吸速率相協調。同時，必須促進土壤中PAEs的解吸，使之從吸附態轉為游離態，從而提高PAEs與芬頓試劑的接觸效率。大量研究表明，微波技術可以有效強化土壤大多數有機污染物的提取效率，而表面活性劑對有機污染物具有增溶作用。因此，可以嘗試采用微波與表面活性劑相結合的方法改善芬頓試劑與PAEs的接觸效果，為Na₂CO₄氧化降解土壤中的PAEs創造有利條件。

經過申請人多年研究，本發明公開了一種采用微波強化Na₂CO₄修復PAEs污染土壤的方法，可以實現對PAEs污染土壤的快速高效修復。

發明內容

本發明提供了一種利用微波強化Na₂CO₄修復PAEs污染土壤的方法，解決了高級氧化修復有機污染土壤中普遍存在的氧化劑與污染物接觸效果不佳、消耗量過大的問題。該方法具有工藝條件簡單、降解效果較好且無二次污染等優勢，可廣泛應用于PAEs污染場地土壤的修復。

具體的操作方案如下：將PAEs污染土壤與水混合為泥漿態土壤混合溶液，將液固比和pH控制為一定范圍內，向土壤混合液中投加表面活性劑、納米Fe₃O₄和Na₂CO₄，經微波處理后靜置一段時間，土壤中PAEs的降解率可以達到85％以上。

所述土壤中的PAEs含量大于5mg/kg。

所述的土壤混合溶液的液固質量比為2:1～10:1。