[發明專利]一種石油污染土壤轉化為多功能水處理材料的方法

在審

• 申請號: 202211328301.8
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115672272A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 王明新;徐昀;吳超;薛金娟;姚猛
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/72;C02F1/78;B01J27/043;C02F101/20
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發明公開了一種將石油污染土壤轉化為多功能水處理材料。首先采用高能球磨法對石油污染土壤或石油污染土壤和天然硫鐵礦摻雜混合物進行機械化學處理，然后進行快速限氧熱解，所得炭化土壤具有重金屬吸附、過硫酸鹽活化和臭氧催化等不同功能，可用于吸附處理含重金屬廢水、活化過硫酸鹽氧化和催化臭氧氧化處理有機廢水，實現了石油污染土壤的高值資源化利用。

技術領域

本發明屬于土壤污染防治技術領域，具體涉及到一種利用石油污染土壤轉化為具有重金屬吸附、活化過硫酸鹽氧化和臭氧催化氧化等多功能的水處理材料的方法及應用。

背景技術

石油污染土壤修復已有較多成熟技術，包括焚燒、熱脫附、高級氧化、萃取、淋洗、微生物降解、植物-微生物聯合修復等，在不同類型的污染場地修復工程實踐中均有成功應用案例。然而，修復后的土壤如何處置，受到的關注卻很少，常規處置方式大多為還田、筑路或摻雜至建材中，與常規工業固體廢棄物的處置方式較為相似，再利用的經濟價值很低，甚至需要額外支付處置成本。因此，有必要重新審視現有以無害化為主要目標的修復技術與處置策略，尋求以資源化為主要目標的治理方法。

在熱處理技術中，快速熱解因可以把長鏈烴快速裂解為短鏈烴，在高溫下迅速揮發并冷凝回收液態燃料油，可以補償熱解工藝所需能耗，從而減少熱解工藝的凈能源，具有節能效果，因此開始逐漸受到關注，成為一個種很有應用前景的治理方法。快速熱解不僅可以從石油污染土壤中回收熱值較高的優質燃料油，熱解后仍殘留于土壤中的有機碳幾乎全部轉轉化為穩定、無毒的固體炭，并均勻覆蓋于土壤礦物表面，形成礦物/炭復合炭化土壤，其中的可溶性有機碳含量很低，浸出液無生物毒性。炭化土壤可以安全還田，在一定程度上提升了土壤肥力，對幼苗發芽和植物生長沒有表現出負面影響。

然而，石油污染土壤快速熱解所得炭化土壤的還田處置策略未能充分利用其蘊含的有益組分及其環境功能，經濟收益和環境效益均較低。常規清潔土壤中通常含有粘土礦物、碳酸鹽、金屬氧化物、腐殖質等具有吸附或催化性能的組分，使得土壤具有一定的自凈能力和環境容量。石油污染后，其它土壤組分仍在，有機物含量顯著提升，經快速熱解后殘留于土壤中的有機物轉化為無定形或石墨化的固體炭，通常具有較好的吸附性能。其次，有機物經高溫熱解處理可能會產生環境永久性自由基，具有較高氧化性能，其資源化利用尚未得到關注；第三，粘土礦物、碳酸鹽、金屬氧化物等，經熱解處理，會降低穩定性，產生結構缺陷，提高反應活性。以上原因預期可使石油污染土壤熱解衍生炭化土壤的吸附和催化性能顯著高于常規清潔土壤，具有應用于污水處理的潛力。

提高炭化土壤的環境功能是提升其資源化利用價值的必要選擇，可以通過必要的預處理增加特定功能組分或激發現有特定功能組分的性能。現有吸附材料常用功能修飾方法有酸堿改性、負載過渡金屬、摻雜非金屬元素等，這些處理方法通常采用溶液浸漬法，甚至需要在高溫或高壓條件下進行，處理過程難免產生廢液或廢氣，后續需要進行達標處理后排放，因此會增加較多的額外處理成本。此外，由于處理過程中添加了外源化學藥劑，還可能產生二次污染。

因此，尋求不添加外源化學藥劑的綠色預處理方法，再進行快速熱解處理，把石油污染土壤轉化為高效多功能水處理材料，使炭化土壤可以回用污水處理中，形成土-水污染協同治理模式，將是炭化土壤提升其環境功能和資源化再利用價值的重要途徑。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明提供一種石油污染土壤轉化為多功能水處理材料的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種石油污染土壤轉化為多功能水處理材料的方法，包括如下步驟：

(1)高能球磨活化土壤礦物質

把石油污染土壤或石油污染土壤和天然硫鐵礦摻雜混合物裝入球磨罐中，對其進行高能處理，去除或轉化部分石油烴污染物，并把機械能轉化為土壤中固有礦物質的化學能，得到被機械化學活化的石油污染土壤。

(2)多功能水處理材料的制備