本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，特別涉及到一種利用放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復有機污染土壤的方法。

背景技術(shù)：

土壤是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，關(guān)系人民群眾身體健康。

過硫酸鹽是一種強氧化劑，其本身的標準氧化還原電位較強(e0＝2.01v)，接近于臭氧(e0＝2.07v)能夠氧化多種污染物。其在熱、紫外光、超聲波、堿液及各種過渡金屬離子等的物化作用下，還可以轉(zhuǎn)化為硫酸根自由基(so4^·)，它的氧化性要強于過硫酸鹽及羥基自由基，可廣泛氧化降解有機污染物?；谝陨闲再|(zhì)，過硫酸鹽是一種相對理想的土壤修復氧化劑，但其不能簡單投加使用，通常需要外界條件對其進行活化。對比文件(cn204353196u)已提及應用過硫酸鹽對土壤中的有機物進行降解進行再生，但此法需加熱對過硫酸鹽進行活化，過程復雜，穩(wěn)定性不高；對比文件(cn105174416a)提及采用負載型活性炭催化劑激活過硫酸鹽的方法修復有機污染土壤，其體系中催化劑分散均勻性存在問題，直接影響修復效果；對比文件(cn104324937a)提及采用非均勻電動力-過硫酸鹽聯(lián)用修復土壤中的有機物污染，其工藝過程易使修復場地固化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種修復過程簡單、效果好且修復后的土壤不板結(jié)穩(wěn)定性好的放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復有機污染土壤的方法。本發(fā)明主要是利用放電等離子活化過硫酸鹽產(chǎn)生的硫酸根自由基以及放電等離子體自身產(chǎn)生的活性自由基，協(xié)同實現(xiàn)對含有有機污染物土壤的修復。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

對有機污染土壤修復的放電等離子體反應器形式為介質(zhì)阻擋放電形式；供電電源為高頻交流電源。

所述方法在于如下步驟：

第一步，將有機污染土壤置于介質(zhì)阻擋放電等離子體反應器(以下簡稱反應器)中；

第二步，將含有過硫酸鹽的溶液均勻加入有機污染土壤中，通過改變過硫酸鹽溶液濃度，使過硫酸鹽與土壤中苯酚的摩爾比為20：1至1：1，該過硫酸鹽為可溶于水的過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨；

第三步，將空氣通過修復室的通氣孔通入修復室中，氣量為1l/min；

第四步，打開反應器的高壓電源，頻率設(shè)置為7khz，電壓為7kv，對有機污染土壤進行放電活化過硫酸鹽協(xié)同修復處理；

第五步，處理120min后，待過硫酸鹽與放電等離子體及有機污染土壤充分反應，協(xié)同修復處理結(jié)束后，關(guān)閉高壓電源，從修復室中取出修復后土壤。

本發(fā)明的工作過程如下：

放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復有機污染土壤的方法，是將有機污染土壤置于放電等離子體反應器當中，然后將過硫酸鹽均勻加入土壤中，與其充分接觸，向反應器中的通入空氣或是氧氣等氣體作為放電氣源，通過高壓電源對反應器施加高壓，產(chǎn)生放電等離子體，利用放電產(chǎn)生的物理效應如：強電場、沖擊波、紫外光及熱等活化土壤中過硫酸鹽，生成強氧化性的硫酸根自由基，同時放電等離子體自身也產(chǎn)生強氧化活性自由基如臭氧、羥基自由基及活性氧自由基等，兩種方式產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)共同并且均勻作用于有機污染土壤，產(chǎn)生協(xié)同作用，降解土壤中的有機污染物，實現(xiàn)有機污染土壤的修復。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：本發(fā)明將新興高級氧化技術(shù)中的放電等離子體氧化與過硫酸鹽氧化技術(shù)相結(jié)合，利用二者產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)的協(xié)同作用，高效修復有機污染土壤，實現(xiàn)土壤中有機污染物特別是難降解有機污染物的降解和礦化，且該法具有修復時間短，修復效果好，不產(chǎn)生二次污染，操作簡便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為介質(zhì)阻擋放電反應器示意簡圖。

圖2為加入20：1的過硫酸鉀氧化、單獨放電處理及放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復有機污染土壤效果對比圖。

圖中：1空氣泵；2轉(zhuǎn)子流量計；3玻璃介質(zhì)；4高壓電極；5低壓電極；6修復室；7高頻交流電源。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

在圖1所示介質(zhì)阻擋放電反應器示意簡圖中，本示例所采用的介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)為雙介質(zhì)阻擋放電形式，采用200mm×200mm×3mm的普通玻璃3作為介質(zhì)，高壓電極4與低壓電極5為直徑為100mm的不銹鋼板，其高壓電極與調(diào)頻交流電源7相連，其低壓電極接地。修復室6為方框形塑料材質(zhì)，其外框尺寸為直徑100mm高8mm；修復室固定于低壓電極上；待處理土壤含苯酚1000mg/kg，土壤含水率為2％；氣泵1通過通氣管連接至修復室中，在修復室與空氣泵之間設(shè)有轉(zhuǎn)子流量計2。在修復室入口對向開一同孔徑小孔作為氣體出口，該氣體出口與導管相連使氣體排出。

實施例1

制備苯酚濃度為1000mg/kg的有機污染土壤，并取有機污染土壤50g，平鋪于反應器的修復室中；將126.59g/l的過硫酸鈉溶液約20ml均勻加入已填滿土壤的反應室中，此時過硫酸鈉與土壤中苯酚的摩爾比為20：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應器中去除修復后的土壤。

相同實驗條件下，再進行兩組對照實驗，一組為只加入過硫酸鈉而不進行放電處理，一組為不加入過硫酸鈉只進行放電處理。三組實驗后測定修復后土壤中的苯酚含量，結(jié)果表明：單獨加入過硫酸鈉不進行放電處理的苯酚降解率為13.5％，單獨放電處理不加入過硫酸鈉的苯酚降解率為56.8％，而放電活化過硫酸鈉方法的苯酚降解率達到79.3％，放電等離子體活化過硫酸鈉協(xié)同修復土壤效果明顯。

實施例2

將苯酚濃度為1000mg/kg有機污染土壤50g，平鋪于反應器的修復室中；將71.8g/l的過硫酸鉀溶液20ml均勻加入已填滿土壤的反應室中；此時過硫酸鉀與土壤中苯酚的摩爾比為10：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應器中去除修復后的土壤；測定土壤中苯酚降解率為71.3％。

實施例3

將苯酚濃度為1000mg/kg有機污染土壤50g，平鋪于反應器的修復室中；將6.06g/l的過硫酸銨溶液20ml均勻加入已填滿土壤的反應室中；此時過硫酸銨與土壤中苯酚的摩爾比為1：1；通過氣泵通入空氣作為放電反應器氣源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計，保持通氣流量為1l/min；打開調(diào)頻交流電源，頻率固定為7khz，電壓調(diào)節(jié)到7kv，放電處理120min；關(guān)閉電源，從反應器中去除修復后的土壤；測定土壤中苯酚降解率為68.1％。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種放電等離子體活化過硫酸鹽協(xié)同修復有機污染土壤的方法，首先將有機污染土壤置于介質(zhì)阻擋放電等離子體反應器中；再將過硫酸鹽溶液加入有機污染土壤中；將空氣通過修復室的通氣孔通入修復室中；打開反應器的高壓電源，對有機污染土壤進行放電活化過硫酸鹽協(xié)同修復處理；待過硫酸鹽與放電等離子體及有機污染土壤充分反應，關(guān)閉高壓電源，從修復室中取出修復后土壤。本發(fā)明將新興高級氧化技術(shù)中的放電等離子體氧化與過硫酸鹽氧化技術(shù)相結(jié)合，利用二者產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)的協(xié)同作用，高效修復有機污染土壤，實現(xiàn)土壤中有機污染物特別是難降解有機污染物的降解和礦化，且該法具有修復時間短，修復效果好，不產(chǎn)生二次污染，操作簡便等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：唐首鋒;袁德玲;綦金榜;李娜
受保護的技術(shù)使用者：燕山大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.11.17