一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]地下水是地球上最為重要的淡水資源之一。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的地下水被污染。大量應(yīng)用于脫脂、干洗等現(xiàn)代工業(yè)中的三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿等氯代烴類有機溶劑，在世界各地地下水中被頻繁檢出，已然成為了地下水污染的主要來源。又因其具有“三致”效應(yīng)，其中絕大部分已被各國列為優(yōu)先控制的有毒有害污染物。鑒于地下環(huán)境氯代烴類污染的廣泛性以及氯代烴類污染物對環(huán)境生態(tài)的強危害性，國內(nèi)外學(xué)者廣泛開展了地下水環(huán)境中的氯代烴類污染物的控制與修復(fù)治理技術(shù)。
[0003]目前，國內(nèi)外污染地下水修復(fù)技術(shù)主要分為異位修復(fù)和原位修復(fù)兩種操作方式。異位修復(fù)需要挖掘土壤或抽出地下水，費用較高，一般適用于污染區(qū)域較小的場地。原位修復(fù)可節(jié)約成本，操作簡單，對環(huán)境破壞小?，F(xiàn)有的原位修復(fù)技術(shù)主要包括原位熱處理、微生物修復(fù)、植物修復(fù)、滲透性反應(yīng)墻和原位化學(xué)氧化技術(shù)等。原位化學(xué)氧化是將氧化劑直接注入地下，能夠快速有效降解有機污染物，是目前最具潛力的地下水污染修復(fù)技術(shù)之一。
[0004]原位化學(xué)氧化技術(shù)常用的氧化劑包括高錳酸鹽、Fenton試劑、臭氧和過硫酸鹽等。其中Fenton試劑因其能夠氧化大多數(shù)有機物，具有無選擇性、反應(yīng)迅速、處理徹底、原料經(jīng)濟易得、操作簡便、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等特點，成為較有前景的原位修復(fù)技術(shù)。但H2O2具有不穩(wěn)定性，且高濃度H 202操作上具有一定危險性，限制了 Fenton試劑在原位化學(xué)氧化修復(fù)中的應(yīng)用。過氧化鈣(CaO2)是一種新型的原位化學(xué)氧化劑，其是鈣的過氧化物，因易與水反應(yīng)而釋放H2O2,俗稱固體雙氧水。CaO2為強氧化劑，具有成本低、使用安全性高、作用溫度范圍寬、無污染、無異味的特點，是一種理想的綠色氧化劑。此外，CaO2對微生物沒有毒性，因此其與生物修復(fù)技術(shù)的兼容性較高，在地下水污染治理領(lǐng)域逐漸受到重視。
[0005]與Fenton反應(yīng)相似，F(xiàn)e2+為有效活化CaO2的手段之一，但CaO 2與Fe 2+反應(yīng)十分迅速，導(dǎo)致氧化劑在地下的影響半徑減小，而且0&02與Fe 2+反應(yīng)的最佳pH值在2?4之間，原位使用時需添加大量酸液保持溶液PH值，易破壞生態(tài)系統(tǒng)。因此需要開發(fā)一種能夠有效控制CaO2S化速率，增強其原位使用的影響半徑，且能夠擴大反應(yīng)可適用PH值范圍的新技術(shù)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法。該技術(shù)使用Fe3+活化CaO 2，F(xiàn)e3+能夠持續(xù)緩慢生成Fe 2+，維持CaO2活化效率，延長氧化劑作用時間；添加檸檬酸提高溶解性鐵的濃度，提高鐵的有效性，擴大PH適用范圍，強化活化效果。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0008]一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其具體步驟為，向濃度為20mg/L氯代烯烴污染地下水溶液中投加相對氯代烯烴摩爾比例為4:1?8:1的過氧化鈣(CaO2)固體粉末進行反應(yīng)，再投加硫酸鐵(Fe2(SO4)3)對過氧化鈣進行活化，再投加檸檬酸(C6H8O7)強化活化效果，在不同的時間段從反應(yīng)器中進行取樣，用氣相色譜測定樣品的氯代烯烴濃度，發(fā)現(xiàn)經(jīng)上述反應(yīng)過程后，氯代烯烴去除效果顯著。
[0009]所述的氯代烯烴為三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)；
[0010]所述的反應(yīng)條件是:控制反應(yīng)溫度為18°C，同時對反應(yīng)過程進行磁力攪拌，轉(zhuǎn)速為 600r/min ；
[0011]所述的過氧化鈣(CaO2)是一種新型的原位化學(xué)氧化劑。
[0012]所述的氧化劑活化方式:投加硫酸鐵固體粉末進行活化，投加檸檬酸固體顆粒進行強化，硫酸鐵和過氧化鈣的摩爾比在1:1?2:1之間，檸檬酸和硫酸鐵摩爾比在1:2?1:4之間效果最佳；
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0014](I)本發(fā)明操作簡單易行且效果顯著；
[0015](2)過氧化鈣價格低廉，作為氧化劑可直接制備；
[0016](3)過氧化鈣穩(wěn)定性強，便于實際運輸與操作；
[0017](4)硫酸鐵價格低廉，性質(zhì)穩(wěn)定，對過氧化鈣活化效果明顯，能夠持續(xù)產(chǎn)生Fe2+，維持過氧化鈣活化作用，提高原位使用的影響半徑；
[0018](5)檸檬酸的加入拓展了反應(yīng)過程的適宜pH范圍，提高了溶解性鐵離子的有效性，強化了活化效果；
[0019](6)本發(fā)明的化學(xué)氧化過程中沒有二次污染產(chǎn)生，最終產(chǎn)物為二氧化碳和水；
[0020](7)本發(fā)明中使用的過氧化鈣氧化能力強，和氯代烯烴的摩爾比例在4:1?8: I時，氯代烯烴去除率可達到99.9% ；
[0021](8)本發(fā)明的反應(yīng)過程受環(huán)境影響較小，適合的環(huán)境較寬，產(chǎn)物無毒性，便于后續(xù)處理，具有廣泛應(yīng)用前景。
【【具體實施方式】】
[0022]以下提供本發(fā)明一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法的【具體實施方式】。
[0023]實施例1
[0024]在三氯乙烯(TCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加14.6mg CaO2,60.8mg Fe2(SO4)3和16.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的TCE在90min后去除率達到99.9%。
[0025]實施例2
[0026]在三氯乙烯(TCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加14.6mg CaO2,60.8mg Fe2 (SO4)3和32.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的TCE在90min后去除率達到99%。
[0027]實施例3
[0028]在三氯乙烯(TCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加29.3mg CaO2、60.8mg Fe2(SO4)3和16.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的TCE在60min后去除率達到99.9%。
[0029]實施例4
[0030]在四氯乙烯(PCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加14.6mg CaO2,60.8mg Fe2(SO4)3和16.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中PCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的PCE在90min后去除率達到99.9%。
[0031]實施例5
[0032]在四氯乙烯(PCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加29.3mg CaO2、60.8mg Fe2(SO4)3和16.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中PCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的PCE在60min后去除率達到99%。
[0033]實施例6
[0034]在四氯乙烯(PCE)初始濃度為20mg/L的250mL水溶液中，依次投加29.3mg CaO2、121.7mg Fe2 (SO4)3和32.0mg檸檬酸，在化學(xué)氧化過程中充分?jǐn)嚢?，同時反應(yīng)溫度控制為18°C，反應(yīng)時間90min，分別在5、10、20、30、60、90min進行取樣萃取，然后用氣相色譜分析樣品中PCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的PCE在90min后去除率達到99%。
[0035]本發(fā)明的方法是在處理過程中，保證CaO2存在的條件下，對氯代烯烴進行氧化處理；同時添加Fe3+對氧化劑進行活化，添加檸檬酸強化化學(xué)氧化過程。本方法的優(yōu)越性在于:該方法簡單易行，效果顯著<&02作為一種綠色的氧化劑，具有極強的氧化能力，氧化作用持久，影響半徑大；Fe2 (SO4)3能夠持續(xù)活化CaO 2，由檸檬酸螯合后穩(wěn)定性增強；氯代烯烴的去除效率高，三氯乙烯和四氯乙烯在90分鐘內(nèi)基本完全去除，去除效率達到99 % ；該方法沒有中間產(chǎn)物累積，無二次污染且造價低廉。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其特征在于，具體步驟為，向含有氯代烯烴的污染地下水溶液中投加過氧化鈣固體粉末進行反應(yīng)，再投加硫酸鐵對氧化劑進行活化；投加檸檬酸與三價鐵離子螯合，強化活化效果；實現(xiàn)污染地下水中氯代烯烴的氧化去除。
2.如權(quán)利要求1所述的一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其特征在于，所述的氯代烯烴為污染地下水中常見的污染物:三氯乙烯和四氯乙烯。
3.如權(quán)利要求1所述的一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)條件為:充分混合攪拌，反應(yīng)溫度控制在18°C。
4.如權(quán)利要求1所述的一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其特征在于，所投加的過氧化鈣固體粉末與水溶液中氯代烯烴的摩爾比例為4: I?8:1o
5.如權(quán)利要求1所述的一種加強活化過氧化鈣去除水中氯代烯烴的方法，其特征在于，所述的氧化劑活化方式:投加硫酸鐵固體粉末進行活化，投加檸檬酸固體顆粒進行強化，硫酸鐵和過氧化鈣的摩爾比為1:1?2: 1，檸檬酸和硫酸鐵的摩爾比為1: 2?I: 4。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加強活化過氧化鈣去除地下水中氯代烯烴的方法，主要利用過氧化鈣(CaO2)的氧化作用，去除地下水中存在的氯代烯烴污染物，屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明的方法是在處理過程中，保證過氧化鈣存在的條件下，添加三價鐵離子對氧化劑進行活化，加入檸檬酸強化活化效果，氧化處理氯代烯烴污染物。本方法的優(yōu)越性在于：過氧化鈣作為一種新型綠色氧化劑，具有氧化能力強、穩(wěn)定性高、氧化作用持久的特點；三價鐵及檸檬酸能夠保證持續(xù)有效活化過氧化鈣，提高氧化作用的時效性；高效綠色修復(fù)治理氯代烯烴污染地下水，無中間產(chǎn)物累積，不造成二次污染。
【IPC分類】C02F1-72, C02F101-36, C02F103-06
【公開號】CN104692515
【申請?zhí)枴緾N201510057349
【發(fā)明人】呂樹光, 顧小鋼, 邱兆富, 隋倩, 張祥, 傅曉日, 繆周偉, 徐旻輝, 薛云飛, 王琰滌
【申請人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月4日