[發明專利]基于固定化酶的緩釋型類芬頓體系及其原位修復地下水污染的方法

有效

• 申請號: 202011506752.7
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112624508B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 李孟;李澤豐;杜寧;張倩;李程威
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C02F9/00
• 分類號: C02F9/00;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/20;C02F103/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發明公開了一種基于固定化酶的緩釋型類芬頓體系，并提供了一種原位修復地下水污染的方法，主要步驟如下：1）在預修復的地下水污染區域選定中心井和周邊多個藥品投加井；2）在藥品投加井投加綠銹，然后中心井進行抽水并通過藥品投加井回灌至地下水；抽水持續至出現綠銹；3）在各藥品投加井內布置固定化酶反應器并進行曝氣，同時通入葡萄糖溶液；并采用中心井小水量抽水并通過藥品投加井回灌至地下水；抽水至出水污染物濃度達標即可。本發明所述緩釋型類芬頓體系具有接近地下水所處環境的pH范圍，整個過程可以實現自由基的持久緩慢釋放，以及降解區域的可控性，不會向地下水當中引入其他污染類物質，可實現無毒無害化。

技術領域

本發明屬于地下水污染修復技術領域，具體涉及一種基于固定化酶的緩釋型類芬頓體系及其原位修復地下水污染的方法。

背景技術

水資源是人們最為重要的環境資源之一，不僅影響著人們的生活和生產，而且在很大程度上影響著人們的身體健康和生命安全。在工業生產中產生的有害廢物的堆放、農業生產中大量有機農藥化肥在土壤中的殘留、采礦后矸石的堆積等等，這些物質中所含有的污染物在雨水及其地下徑流的作用下，大量進入到地下水中。致使我國大部分城市都或多或少面臨著地下水污染的問題。

目前地下水污染的修復技術主要分為原位修復和異位修復，其中原位修復技術中應用最為廣泛的就是可滲透反應墻技術(Permeable Reactive Barrier，PRB)，在工程實踐過程中，PRB 系統可能會因為反應介質活性喪失、水力條件改變，甚至工藝設計錯誤等因素導致失敗，且極易發生堵塞現象。而異位修復技術普遍存在著經濟成本高，運行管理復雜等問題。

Fenton反應是利用Fe²⁺和H₂O₂反應生成具有強氧化性的羥基自由基，污染物在羥基自由基的作用下分解成小分子物質或進一步礦化，分解為CO₂和H₂O。同時在后續發展過程中也產生了一系列的類芬頓體系，如反應時電子供體上的改變及H₂O₂的原位生成。在Fenton反應中，反應物和產物對于地下水環境來說是友好的，因此芬頓反應在地下水污染修復中具備著一定的潛力。

常規的芬頓反應，由于其自身反應特點(大量的·OH同時產生，在地下水中與污染物無法快速且充分的接觸，·OH發生猝滅)、反應條件、反應發生裝置的特點，很難在地下水污染修復中實現應用。中國專利CN 106966484 A公開了一種利用Fe₃O₄/CaO₂非均相類芬頓反應體系降解地下水中苯系物的方法。該方法是在常溫下并控制pH為4～7，向苯系物污染水中投加過氧化鈣和納米四氧化三鐵。該方法因其藥劑與水接觸后反應過于劇烈，將會導致藥劑的利用效率低，且其pH范圍在原位地下水修復中很難實現。

中國專利CN 110759319A公開了一種利用硫化亞鐵活化緩釋納米過氧化鈣去除地下水中氯代烴及苯系物的方法。該方法以氯化鈣、質量分數為30％的雙氧水和氨水為原料，通過添加不同的分散劑，然后加入聚乙二醇400(PEG400)等不同大分子聚合物，使其在nCaO₂表面形成膜，得到大分子聚合物包埋的緩釋納米過氧化鈣高級氧化材料，實現過氧化鈣與水的緩釋接觸生成H₂O₂。但該方法又會在地下水中引入硫化物，以及一些大分子有機物。

因此，目前類芬頓反應體系在地下水污染修復過程中存在諸多缺陷，例如引入其他污染物、H₂O₂利用率不高、原位生成率低等，以及地下水自然條件下，本身其運動存在隨機性，氧化劑投加后難以控制等問題。

發明內容