[发明专利]过硫酸盐的有机酸活化

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化土壤、地下水、加工用水或废水中存在的有机化合物的方法，包括使这些有机化合物与过硫酸盐和选自抗坏血酸、甲酸、草酸、乳酸和柠檬酸的有机酸接触，其中所述有机酸对过硫酸盐的摩尔比为1:100至3:1。

背景技术

挥发性有机化合物(VOC)、半挥发性有机化合物(“SVOC”)或杀虫剂在地表下的土壤和地下水中的存在是已工业化和正在工业化的国家中熟知广泛的问题。许多VOC和SVOC是有毒或致癌的化合物，其常能在重力影响下透过土壤移动，且通过溶解于流过被污染的土壤的水成为水污染的源头。这些有机污染物的例子是化合物如：三氯乙烯(TCE)、氯乙烯、四氯乙烯(PCE)、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷(TCA)、四氯化碳、氯仿、氯苯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二溴乙烯、甲基叔丁醚(MTBE)、聚芳烃、聚氯联苯、邻苯二甲酸酯、1,4-二烷、亚硝基二甲基胺、和甲基叔丁基醚。

在许多情况下，这些化合物排放到土壤中导致含水层污染，引起潜在的公共健康问题和地下水资源的劣化，进而限制了未来使用。处理和修复被VOC或SVOC化合物污染的土壤将是昂贵的，且需要可观的时间，在许多情况下并不完全或并不成功。处理和修复部分或完全不与水混溶(例如非水相液体或NAPL)的挥发性有机化合物尤其困难。而且，用许多常规修复科技处理高溶性但生物稳定的有机污染物，例如MTBE和1,4-二烷也相当困难。当这些化合物不能通过化学方式或生物学方式在土壤环境中显著天然降解时尤其如此。存在于地表下的NAPL可能对人或其他生物有毒，可对地下水缓慢释放水相或气相挥发性有机化合物，成为长期(例如十年甚至更久)的地表下化学污染源。在许多情况下，地表下的地下水污染物气雾可从化学物源头延伸数百至数千英尺，导致地下广泛污染。然后这些化学物质通过自地下水挥发被传播到饮用水源、湖泊、河流、甚至家庭的地下室中。

美国环境保护署(USEPA)已建立了各种有害化合物的最大浓度限额。对于许多卤化有机化合物，确立了非常低而严格的饮用水限额。例如，对于溶剂例如三氯乙烯、四氯乙烯和四氯化碳的最大浓度限制被定为5μg/L，而氯苯、多氯联苯(PCB)以及二溴乙烯的最大浓度限制被USEPA分别定为100μg/L、0.5μg/L和0.05g/L。

因此，有对于实现环境修复的改良方法的需求。

Curtin等，抗坏血酸盐诱导的过氧二硫酸盐对甲酸盐的氧化:产物产率、动力学和机制,Res.Chem.Intermed.,30卷，第6期，第647-661页(2004)公开了过硫酸盐与抗坏血酸反应产生活化的SO₄^-基团的速率常数(ki)为0.02，因此表明抗坏血酸不能活化过硫酸盐。

Huling等，ISCO地点的地下水采样:挥发性有机化合物与过硫酸盐的二相混合物，地下水监测和修复，31卷，第2期，2011年春，72-79页公开了使用高水平的抗坏血酸(抗坏血酸：过硫酸盐的摩尔比为4:1或更高)以保存过硫酸钠和VOC样本用于分析目的。加入如此高比例的抗坏血酸使过硫酸盐失活，而未显著减少存在于该样品中的VOC(苯、甲苯、间二甲苯、全氯乙烯和三氯乙烯)的量进一步表明抗坏血酸在修复情况下对过硫酸盐活化无效。

因此，完全出乎意料的是加入较少比例的抗坏血酸和/或其他选自甲酸、草酸、乳酸和柠檬酸的有机酸会有效活化过硫酸盐，使得与这些混合物接触的有机污染物能被有效氧化。

发明内容

本发明涉及一种氧化土壤、地下水、加工用水或废水中存在的有机化合物的方法，包括使这些有机化合物与过硫酸盐和选自抗坏血酸、甲酸、草酸、乳酸和柠檬酸的有机酸接触，其中所述有机酸对过硫酸盐的摩尔比为1:100至3:1。

优选实施方式

本发明涉及一种氧化土壤、地下水、加工用水或废水中存在的有机化合物的方法，包括使这些有机化合物与过硫酸盐和选自抗坏血酸、甲酸、草酸、乳酸和柠檬酸的有机酸接触，其中所述有机酸对过硫酸盐的摩尔比为1:100至3:1。

本发明是一种修复被挥发性有机化合物、半挥发性有机化合物、杀虫剂或除草剂污染的土壤、沉积物、陶土、岩石等(本文统称为“土壤”)；地下水(即在土壤、沙砾和岩石缝隙和空间内发现的水)或加工用水(即各种工业过程产生的水)或废水(即含有家庭或工业废物的水)的方法。另外，还可用于处理淤泥、沙砾或焦油。