[发明专利]一种超临界水氧化技术处理土壤中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种超临界水氧化技术处理土壤中有机污染物的方法。

背景技术

近年来，随着我国工业化和城市化进程的不断加快，土壤环境污染问题日益严峻，据统计，目前我国受有机污染物污染的农田达3.6×10⁷公顷，因油田开采造成的石油污染土地面积达1×10⁴公顷。

超临界水氧化法技术(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是一种在常规的超临界水氧化技术的基础上发展起来的有机废水处理技术。SCWO是80年代中期由美国学者Modell首先提出的，它是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水介质中发生快速氧化反应来彻底消除有机物的新型氧化技术。该技术反应速率快，氧化完全彻底，对大多数有机废液、废水和有机污泥能在较短的停留时间内达到99.9％以上的去除率。大多数高浓度、难降解有机废物经此技术处理后能够转化为可直接排放的气体、液体或固体。

目前，有机污染土壤的修复方法主要包括热处理法、土壤汽提法、生物修复法和土壤淋洗修复法。现有的处理方法有处理时间长，处理不完全等缺点。SCWO技术反应速率快，氧化完全彻底，对大多数有机物都可以高效处理。采用SCWO技术处理土壤中的有机物污染可以达到快速完全的效果。

表面活性剂可以增加吸附在土壤内的有机物在水中的溶解度。在浓度不大的水溶液中，一般认为表面活性剂在固体表面的吸附是单个表面活性剂离子或分子。

表面活性剂由于其特殊的结构和性质，能大大提高难溶有机污染物在水相中的溶解度（即增溶作用），在土壤有机污染修复中具有很好的应用潜力。国外有关表面活性剂对难溶有机污染物（如PAH、PCB）的增溶作用进行了大量研究，国内相关研究也有不少。表面活性剂增溶作用的影响因素有表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物（被增溶物质）的性质、表面活性剂的亲水亲油平衡值（HLB）、无机电解质、共存有机物等。

表面活性剂对溶质的增溶可以用单体和胶束浓度以及相应的溶质分配系数来表达：

Sw*/Sw=1+XmnKmn+XmcKmc]]>

式中，S_w^*是溶质的表观溶解度；S_w是溶质在纯水中的溶解度；X_mn是表面活性剂单体浓度，X_mc是胶束形式的表面活性剂浓度；K_mn是溶质在单体和水之间的分配常数；K_mc是相应的溶质在胶束和水之间的分配常数。

表面活性剂的增溶机理分为5步，即：1)表面活性剂分子向溶质表面扩散；2)表面活性剂吸附在溶质表面；3)溶质表面发生“反应”，吸附的表面活性剂变成增溶有溶质的胶束；4)带有溶质的胶束从表面上脱附下来；5)脱附胶束扩散进入本体溶液中。在5步增溶中，其决速步骤为胶束的脱落和扩散。

通过利用表面活性剂的对土壤中有机物的增溶作用，加强土壤中有机物在水中的溶解度。利用对土壤的搅拌促进土块内部的有机物暴露在土壤表面或溶解在水中。在表面活性剂的作用下，土壤表面的有机物被表面活性剂胶束围在中间，成为胶束中的溶质，带有溶质的表面活性剂胶束从土壤表面脱附下来，溶解在水中。水在超临界状态下对氧气和有机物都有极强的溶解性，可以使土壤表面的有机物和表面活性剂溶解在水中，在高温高压下与氧化剂发生快速的自由基反应。

目前，SCWO技术已经广泛的运用于高浓度有机废水的处理，活性污泥的处理以及含油污泥的处理等方面，但是在土壤修复方面还没有得到应用。本发明使用表面活性剂联合SCWO技术可以很好的处理土壤中的各种有机污染物，修复被有机物污染的土壤。