本發(fā)明屬于環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法，可用于地下水和土壤的修復(fù)工程中。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對生產(chǎn)生活用水需求的持續(xù)增長，每時每刻都產(chǎn)生著大量的污染廢水，使地表水和地下水體遭受不同程度的污染，水質(zhì)發(fā)生惡化，影響水資源的可持續(xù)利用。近年來，污水中難降解有機(jī)污染物成分的快速增多使水體污染形勢日趨嚴(yán)峻。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，越來越多的難降解污染物在各類水體中被頻繁檢出；這些難降解污染物難以通過常規(guī)的生物過程手段被降解去除，甚至對土著介質(zhì)中的微生物產(chǎn)生明顯的毒性效應(yīng)。相關(guān)技術(shù)中，大部分被污染的地下水和土壤需要通過強(qiáng)效的化學(xué)氧化手段去除污染物，從而達(dá)到修復(fù)目的和效果。但是修復(fù)過程中，采用的化學(xué)氧化劑與有機(jī)物直接反應(yīng)的速率極慢，降解效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法，通過加熱使高錳酸鹽與穩(wěn)定劑在土壤和地下水中反應(yīng)生成催化氧化反應(yīng)帶，高效降解地下水和土壤中的有機(jī)污染物。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是，一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法，包括以下步驟：

(1)取高錳酸鹽和穩(wěn)定劑混合均勻后的混合液，將混合液注入待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤中；

(2)對待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤中進(jìn)行加熱，所述高錳酸鹽和穩(wěn)定劑在加熱條件下反應(yīng)形成固態(tài)錳氧化物的催化反應(yīng)帶；

(3)將氧化劑注入所述待修復(fù)地下水的上游或待修復(fù)的污染土壤，氧化劑在所述催化反應(yīng)帶中催化生成氧化性自由基，降解所述待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤中的有機(jī)污染物。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述穩(wěn)定劑為乙二醇或聚乙二醇；所述高錳酸鹽與穩(wěn)定劑的配比以高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值計(jì)算，所述高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值為1：5～30。

優(yōu)選地，步驟(2)中，加熱方式為電加熱法、熱空氣法、蒸汽注射法、熱水注射法或電磁能加熱法；所述加熱溫度為90℃～150℃，加熱時間為0.5h～5h。

優(yōu)選地，步驟(3)中，所述氧化劑為過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(oxone)。

與相關(guān)技術(shù)比較，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案的有益效果是，一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法，向地層中原位注入強(qiáng)氧化性的高錳酸鹽和穩(wěn)定劑，在加熱條件下生成錳氧化物的連續(xù)均勻的催化反應(yīng)帶，通過向受污染地下水或土壤中投加過氧化劑，可以使氧化劑在流經(jīng)催化反應(yīng)帶過程中被快速活化產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，強(qiáng)氧化性的自由基可快速降解去除地下水體和土壤中的有機(jī)污染物，從而達(dá)到高效修復(fù)和凈化地下水和土壤的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法中催化反應(yīng)帶中原位催化劑的x射線衍射圖譜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法，向污染地層原位注入高錳酸鹽和穩(wěn)定劑的混合液，加熱后的高錳酸鹽和穩(wěn)定劑反應(yīng)生成催化反應(yīng)帶，然后在污染地層的上游注入氧化劑，上述氧化劑在所述催化反應(yīng)帶中氧化性自由基降解地層中的有機(jī)污染物。地下水環(huán)境處于一種厭氧或缺氧的環(huán)境中，有機(jī)污染物在這種環(huán)境下的降解速率很慢甚至難以降解，本發(fā)明實(shí)施例僅需向污染地下水的上游或向含催化反應(yīng)帶的污染土壤注入氧化劑即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)氧化性自由基對有機(jī)污染物的降解，方法簡便快速高效；且可避免挖筑可滲透的反應(yīng)墻，降低了經(jīng)濟(jì)成本，同時不需要額外供應(yīng)運(yùn)行能量和維護(hù)。

參照附圖1，進(jìn)一步地，包括以下具體步驟：

(1)取高錳酸鹽和穩(wěn)定劑混合均勻后的混合液，將混合液注入待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤中；

其中，所述高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述穩(wěn)定劑為乙二醇或聚乙二醇；所述高錳酸鹽與穩(wěn)定劑的配比以高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值計(jì)算，所述高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值為1：5～30；高錳酸鹽為強(qiáng)氧化劑，極易被還原，與穩(wěn)定劑配合使用可維持其強(qiáng)氧化性；

(2)對待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤進(jìn)行加熱，所述高錳酸鹽和穩(wěn)定劑在加熱條件下反應(yīng)形成固態(tài)錳氧化物的催化反應(yīng)帶；

其中，加熱采用電加熱法、熱空氣法、蒸汽注射法、熱水注射法或電磁能加熱法；所述加熱溫度為90℃～150℃，加熱時間為0.5h～5h；加熱條件下，使高錳酸鹽和穩(wěn)定劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成連續(xù)穩(wěn)定的錳氧化物催化氧化帶；

(3)將氧化劑注入所述待修復(fù)地下水的上游或待修復(fù)的污染土壤，氧化劑在所述催化反應(yīng)帶中催化生成氧化性自由基，降解所述待修復(fù)地下水或待修復(fù)的污染土壤中的有機(jī)污染物。

其中，所述氧化劑為過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(oxone)；所述過硫酸氫鉀復(fù)合鹽在錳氧化物的催化反應(yīng)帶中催化反應(yīng)生成氧化性更強(qiáng)的硫酸根自由基或極強(qiáng)氧化性的羥基自由基，自由基與有機(jī)物反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為小分子成分，直至最終將有機(jī)污染物分解為二氧化碳和水。這種化學(xué)氧化方法尤其適用于難生物降解的有機(jī)污染物，通過氧化降解將這些難生物降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易于生物降解的污染物，直至被完全礦化去除；高效環(huán)保的修復(fù)地下水或土壤中的有機(jī)污染物。

實(shí)施例二

采用實(shí)施例一的方法原位形成催化反應(yīng)帶，具體地：配制30ml濃度為2mmol的kmno4溶液，加入36mmol乙二醇，攪拌混合均勻；將混合液移至50ml容量的水熱反應(yīng)器后，將反應(yīng)器蓋擰緊密封；將水熱反應(yīng)器放入鼓風(fēng)烘箱中，在120℃條件下加熱4個小時得到本發(fā)明實(shí)施例一中的催化反應(yīng)帶的原位催化材料，并用超純水洗凈，60℃下真空干燥得凈化的原位催化劑。

參照附圖2，將所述原位催化劑進(jìn)行x射線衍射的表征，所述原位催化劑的主成分為mn3o4和mno2。

實(shí)施例三

采用本發(fā)明實(shí)施例的方法在密封土柱反應(yīng)器中模擬有機(jī)污染物污染地下水區(qū)域，向土柱中間土層注入高錳酸鉀和乙二醇的混合液30ml，其中高錳酸鉀投加量為2mmol，乙二醇的投加量為36mmol，同時通過蒸汽加熱1小時使高錳酸鉀與乙二醇充分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的錳氧化物催化反應(yīng)帶。

土柱飽水后，利用通氮的除氧方式模擬地下水的缺氧環(huán)境，開通蠕動泵使用模擬地下水將導(dǎo)管內(nèi)的空氣排出后，將導(dǎo)管與土柱相連，控制流速，使出水速度控制在0.1ml/min，使土柱形成穩(wěn)定的地下水模擬流場。將含2mg/l羅丹明b污染的地下水與土柱相連，在流經(jīng)土柱后羅丹明b被氧化降解，地下水由進(jìn)水的紅色，轉(zhuǎn)變成出水的近乎無色，實(shí)現(xiàn)高效修復(fù)有機(jī)污染物污染的地下水。

實(shí)施例四

配制100ml含0.4mmol/l的雙酚a和20mg/l的羅丹明的反應(yīng)溶液，加入到250ml的玻璃容器中，調(diào)節(jié)上述混合液的初始ph為7，且反應(yīng)在室溫(15±2℃)中進(jìn)行。在20℃機(jī)械攪拌的條件下，向上述反應(yīng)溶液投加0.02g的本發(fā)明實(shí)施例一或?qū)嵤├苽涞腻i氧化物催化反應(yīng)帶的原位催化劑，開始有機(jī)污染物的降解反應(yīng)；經(jīng)過5分鐘反應(yīng)后，取2ml樣品立即用0.22μmpes濾頭過濾去除固體顆粒，觀察發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溶液由初始的紅色變?yōu)闊o色，表示水中羅丹明b被完全降解。本發(fā)明實(shí)施例的一種原位構(gòu)筑催化氧化反應(yīng)帶修復(fù)地下水和土壤的方法可高效去除地下水和土壤中的有機(jī)污染物。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請請求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。