芬顿氧化去除土壤中多环芳烃的关键技术及其试剂包研制

发布时间：2019-09-23 23:11

【摘要】：随着我国工农业的迅速发展,各种废气、废水、废渣等被大量不当排放,直接或间接地造成土壤污染。多环芳烃(PAHs)是土壤中常见的一类高风险有机污染物,2014年4月17日,我国环境保护部与国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》中指出,"我国土壤中PAHs点位超标率达1.4%"。如何高效地修复PAHs污染土壤、以减低土壤污染风险,这是当前国内外环境领域急需解决一个重大研究课题。本论文利用芬顿(Fenton)试剂对有机污染物的广谱氧化性,在实验室前期研究工作的基础上,尝试探索利用芬顿氧化技术来去除土壤中PAHs结合态残留,研制芬顿氧化技术的试剂包,并将其应用于修复实际PAHs污染土壤,试图为PAHs污染土壤的治理探索出一条高效、快速、安全的途径。取得的主要成果如下:(1)研究了芬顿氧化技术对土壤中PAHs结合态残留的去除作用。采集了污染区PAHs污染土样,以萘、苊烯、芴和葱为PAHs代表物,研究了 Fenton试剂对土样中PAHs结合态残留的氧化降解效果,.并对H2O2浓度、溶液pH值、反应时间、二价铁离子添加率及水/土比等实验条件进行了优化。结果表明:Fenton试剂法能较为有效的氧化降解土壤中的PAHs结合态残留,且以12%H202添加浓度、pH 3.0、1:20铁添加比率为条件,当避光反应时间为24h时,污染土样中4种PAHs结合态残留的氧化降解效果最佳,去除率分别高达81%、95%、100%和62%。同样,设定另外几个影响因素一定、二价铁离子添加率为1:30时,4种PAHs结合态残留的去除率分别达到92%、27%、97%、100%;H202 浓度为 10%时,去除率分别高达 93%、44%、95%、100%;pH为3.0-5.0时,去除率分别为89%、58%、65%、99%;最佳土/水比为3:1.6 g/mL 时,去除率分别为 82%、63%、95%、100%。(2)研制了芬顿氧化去除土壤中PAHs的试剂包,并试验了其治理PAHs污染土壤的实际效果。在已得到的实验数据基础上,以双氧水(30%)、28%FeSO4溶液和10%草酸为主要药剂,研究了 Fenton试剂法对实际污染土壤中几种PAHs的氧化降解效果。为了更方便工程中应用,预定将处理1 g 土样所用酸和FeS04颗粒放在一个试剂包中、为试剂包1,将处理1 g 土样所用酸、K2C2O4和FeSO4颗粒放在一个试剂包中,为试剂包2,将处理1g 土样所用H2O2放入另一试剂包,为试剂包3,并进行组合应用于污染土样中,对各反应体系进行条件优化。结果显示:体系中H2O2对Fenton试剂氧化降解PAHs起着非常重要的作用;而在芬顿体系中加入K2C2O4也可对Fenton试剂氧化降解土壤中PAHs起到较好的增效作用,且在24 h内时间越长、降解效果越明显。实验优化后的最佳反应条件为:10%草酸添加量为135 μL、Fe2+/C2O42-添加比率为1/3、目标双氧水浓度为11%。反应时间为48 h,此时土样中几种PAHs的降解率可以达到最大值;得出几种优化试剂包组合。(3)筛选出了三种不同功能的试剂包。其中效率最高的试剂包组合为:FeSO4:K2C2O4=1:3,11%H2O2,1:8铁离子添加比率条件;土壤中PAHs结合态残留去除的最优试剂包为:11%H2O2,1:8铁离子添加比率;相对廉价的试剂包为:FeSO4:K2C2O4=3:1,11%H2O2,1:8铁离子添加比率。将三类试剂包分别应用于不同质量的实际污染土样中,都有很好的使用效果。比如在处理60g污染土壤的时候,几种PAHs(萘、苊、苊烯、蒽、芴和菲)的去除率最低分别为40%、70%、52%、50%、63%、75%,其他组的规律也很相似,去除率在不同质量组大致没多大差别,但最低去除率都在40%-50%。
【图文】：

液相色谱图

图２－１逦１６种多环芳控液相色谱图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｉｘｔｅｅｎ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ邋ａｒｏｍａｔｉｃ邋ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ邋ｉｎ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ逡逑

结合态残留,试剂,氧化降解,添加比

时间化）逦时间（ｈ）逡逑图２－２不同反应时间对Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化降解ＰＡＨｓ结合态残留的影晌逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ邋ｏｎ邋ＰＡＨｓ邋ｂｏｕｎｄ邋ｒｅｓｉｄｕｅｓ邋ｏｘｉｄａｔｉｖｅ邋ｏｎ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｂｙ邋Ｆｅｎｔｏｎ’ｓ邋ｒｅａｇｅｎｔ逡逑２．４邋ＦｅＳ0４浓度对Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化降解±壤中ＰＡＨｓ结合态残留的影响逡逑根据实验已得的基本数据，，在±壤中ＰＡＨｓ结合态初始浓度、含水率等己定的前逡逑提下，根据计算得到所需添加的ＦｅＳ0４溶液的量，可得表２－３。逡逑表２－３实验试剂的添加量逡逑Ｔａｂ．２－３邋Ｔｈｅ邋ｄｏｅｓ邋ｏｆ邋化Ｓｔ邋ｒｅａｇｅｎｔｓ逡逑Ｆｅ２＋添加比率逡逑＇＇＇＇１：１０逦１：１５逦１：２０逦１：２４逦１：２６逦１：２８逦１：３０逦１：巧逡逑超纯水（ｍＬ）逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逦１．６０００逡逑１０0／0邋巧j#酸如邋Ｌ）逦０．１５００逦０．１５００逦化邋１５００逦０．１５００逦０．１５００逦０．１５００逦０．１５００逦０．１５００逡逑２８％邋ＦｅＳ0４（ｍＬ）逦０．５９７９逦０．６５５８逦０．７１６６逦０．＂７６７３逦０．７９３４逦０．８２０１逦０．８４７３逦０．８８９２逡逑３０％邋Ｈ２Ｏ邋伽邋Ｌ）逦１．３４８７逦１．３８０７逦１．４１４３逦１．４４２３逦１．４５６８逦１．４７１５逦１．４８６５逦１．５０９６逡逑设；＾１２％也0２添加浓度、ｐＨ３．０、避光反应２４小时为基础，然后根据预实验结逡逑果
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53

【参考文献】