[發(fā)明專利]鐵刨花活化過硫酸鈉去除含表面活性劑的地下水中氯代烴的方法

有效

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• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN110436605B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂樹光;李明;孫勇;呂言臣;孫雪城;湯平;姜文超;黃靖瑤;蔣希昊;隋倩;邱兆富
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/34;C02F101/36;C02F103/06
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 任艷霞

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵刨花活化過硫酸鈉去除含表面活性劑的地下水中氯代烴的方法，該方法可與表面活性劑強化抽出處理技術(shù)(SEAR)聯(lián)合使用，可以直接處理經(jīng)表面活性劑強化抽出處理技術(shù)抽提出的含表面活性劑地下水中的氯代烴。該方法以過硫酸鈉為氧化劑，工業(yè)廢料鐵刨花以填料的形式裝填在填料柱中，作為過硫酸鈉的活化劑。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：含表面活性劑的氯代烴污染地下水中的氯代烴去除率可穩(wěn)定在80％以上；工藝條件簡單、操作要求低、易于推廣，降低處理成本，達到“以廢治廢”的目的，處理效果顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種鐵刨花活化過硫酸鈉去除含表面活性劑的地下水中氯代烴的方法。

背景技術(shù)

地下水是水資源的重要組成部分，維持我國近60%的人口飲用和40%的農(nóng)田灌溉，是舉足輕重的供水水源，對于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展、供水安全保障具有十分重要的作用。然而，隨著我國工業(yè)化進程的加快、工業(yè)“三廢”的不合理排放，地下水環(huán)境問題日益凸顯，水質(zhì)下降嚴重且不同程度地呈加重趨勢。

氯代烴是重要的有機溶劑，常見的氯代烴包括三氯乙烯 (TCE)、四氯乙烯(PCE)和1,1,1-三氯乙烷 (TCA) 等，被廣泛應(yīng)用于機械、電子零部件及衣物等的脫脂和清洗。由于大量的使用及在生產(chǎn)、運輸、儲存、使用過程中的不當(dāng)處置，導(dǎo)致其成為土壤及地下水環(huán)境中廣泛存在的有機污染物之一。其中，TCE是地下水中檢出率較高的氯代烴污染物。大部分氯代烴為重質(zhì)非水相液體（DNAPL），密度比水大，能穿透地下水位滯留于飽和含水層底部。在飽和含水層中向下遷移時，若遇到粒徑較細的土壤層時，可能無法穿透，堆積在其上形成重質(zhì)聚集體。滯留在土壤和地下水中的氯代烴由于揮發(fā)、溶解或外力作用可進一步遷移，造成土壤和地下水環(huán)境更大范圍污染。由于氯代烴在水中溶解度較低，流動性差，易于吸附在土壤介質(zhì)上，特別是低滲透的粘土介質(zhì)上，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)的抽出處理法效果不佳，并且容易產(chǎn)生反彈現(xiàn)象，修復(fù)成本較高。目前采用最多的方法是加入表面活性劑進行強化抽出處理（Surfactant Enhanced Aquifer Remediation, SEAR）。

SEAR技術(shù)通過將表面活性劑原位注入含氯代烴的地下水污染源頭區(qū)域，提高難溶或微溶有機污染物在水中的溶解度和流動性，將有機污染物從土壤介質(zhì)上解析出來，通過設(shè)在含水層中的抽提井造成的水力梯度，將表面活性劑與被其溶解、乳化、恢復(fù)流動性的氯代烴液體一并通過抽提井抽出。抽提出的液體可以異地處置或現(xiàn)場處理去除污染物，處理后的水可被重新注入地下進一步驅(qū)動污染物的解析和溶解。作為一種原位修復(fù)技術(shù)，SEAR技術(shù)的主要優(yōu)勢是其可以解決氯代烴在低滲透土壤介質(zhì)中和含水層底部難以去除的問題，避免了挖掘、運輸、處理污染介質(zhì)的需要，同時可以與其他修復(fù)技術(shù)組合使用。常用的表面活性劑主要為非離子型表面活性劑，包括吐溫-80（Tween-80）、曲拉通X-100（TX-100）和月桂醇聚氧乙烯醚（Brij-35）等。較其他類型相比，非離子表面活性劑水溶性好、穩(wěn)定性高、不易受外界因素如強電解質(zhì)和酸堿的影響，且易于生物降解。

然而，SEAR技術(shù)只是一種單獨的物理過程，僅利用表面活性劑增加了氯代烴在水相中的溶解度，提高其遷移性能，并沒有真正去除水體中的目標污染物，因此地下水被抽出之后還需要與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)用進行后續(xù)處理。過硫酸鹽活化技術(shù)是一類新型的高級氧化技術(shù)，能夠在活化劑的活化下產(chǎn)生硫酸根自由基，并通過一系列的鏈式反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，高效氧化降解有機污染物，是目前最具潛力的污染地下水修復(fù)技術(shù)之一。與Fenton反應(yīng)類似，亞鐵離子（Fe(II)）是有效活化過硫酸鹽的手段之一，但是亞鐵離子在活化過硫酸鹽體系中也存在著缺陷，反應(yīng)過程中Fe(II)被迅速氧化為Fe(III)，形成沉淀，導(dǎo)致活化劑Fe(II)和氧化劑過硫酸鹽的利用效率較低。此外，表面活性劑增溶氯代烴時會形成膠束結(jié)構(gòu)，不利于氯代烴的氧化降解，因而需要消耗更多的氧化劑和活化劑，處理成本較高。因此需要開發(fā)一種可與SEAR技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用處理氯代烴的方法，在控制成本的前提下，高效氧化去除含表面活性劑地下水中的氯代烴。

發(fā)明內(nèi)容