[发明专利]一种用非均匀电动力学-过硫酸盐氧化联用法修复二氯苯污染土壤环境的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用非均匀电动力学-过硫酸盐氧化联用法修复二氯苯污染土壤环境的方法，属环境保护技术领域。

背景技术

二氯苯主要用于染料、医疗、橡胶、农药、涂料、轻工、化工等多个工业领域，其广泛应用也使之成为了环境污染中主要污染物，其释放途径可以包括以下几个方面：(1)合成及生产：随废水、废气和废渣排放进入环境；(2)原料或产品：如农药、医药等在使用中的散溢和释放；(3)城市中固体废弃物处置：焚烧或其他处置过程中产生的含有二氯苯的飞灰、渣以及渗滤液释放。

二氯苯对人体的危害主要集中在对神经系统和肝、肾等内脏器官的毒害作用。人体暴露在有二氯苯污染的环境中时会通过吸入、食入或皮肤吸收氯苯，其对中枢神经系统有麻醉作用，对皮肤和粘膜有刺激性，大剂量可造成实验动物肝、肾病变，当浓度增高或接触时间延长时，肝脏损害可进展为坏死和实质性变性，对生物均具有亚急性和慢性毒性，对人类的内分泌系统有干扰作用，也被称为环境雌激素。氯苯类化合物是环境外来化合物，故自然界中的微生物缺乏相应的降解酶，所以难以被微生物利用。

对受氯苯类污染土壤的修复技术，按工艺原理可分为生物修复(如微生物修复法、植物修复法等)、物理修复(如淋洗法、电动力学法等)和化学修复(如氧化法、还原法、土壤改良剂投加等)三大类。按处置地点分类又可分为原位修复技术和异位修复技术。传统的异位处理技术耗时长、成本高、破坏生态环境，其应用受到限制。由于克服了异位处理的不足，原位修复技术成为近年来备受关注的一种绿色修复方法。在低渗致密性土壤体系中，传统的原位处理方法(如淋洗等)效率极低而难以发展与应用。电动修复技术是近几年发展起来的一种新型的土壤原位修复技术，该技术不受土壤异质与低渗透性的限制，避免与污染土壤直接接触，通过电迁移、电渗析和电泳的作用，能够控制有机物的迁移方向，增加迁移速率，从而达到快速原位修复的目的。电动力学法的原理是将电极插入受污染的土壤两端，通过施加直流电形成直流电场，在电迁移、电渗及电泳的作用下，使土壤中的水和荷电离子或粒子发生迁移运动，最终实现污染物的富集与去除。

化学修复主要是依靠氧化还原反应，通过氧化剂或还原剂的使用产生电子的转移，从而使污染物的毒性或溶解度大大降低。常用于土壤修复的化学氧化剂包括高锰酸钾、过氧化氢、Fenton试剂、过硫酸盐等。过硫酸盐是一种新兴的氧化剂被越来越多的应用于原位修复技术，相对于Fenton试剂不能有效利用反应过程中产生的羟基自由基、过氧化氢和臭氧在土壤中的使用周期过短及过氧化氢本身的不稳定性而言，过硫酸盐可克服之前化学氧化剂的种种不足。过硫酸盐在水中会电离出S2O82-，其分子中含有过氧基(-O-O-)具有氧化性。S₂O82-的氧化还原电位E0高达+2.01V，接近臭氧(E0为+2.07V)，大于高锰酸根(E0为+1.68V)和过氧化氢((E0为+1.70V)，可见S₂O₈^2-具有很高的氧化能力。在一定条件下，过硫酸根会进一步活化成为硫酸根自由基·SO₄-，活化机理包括碱性激活、热激活、金属离子激活和土壤矿物质激活等。王春艳等用室内模拟实验研究了过氧化氢、类Fenton试剂、活化过硫酸钠对人工模拟菲、芘污染土壤的去除效果。结果表明化学氧化修复能降低多环芳烃(PAHs)污染土壤的植物毒性，减低土壤中的污染物浓度，其分别对菲和芘的降解率均可达72％、87％和97％以上，由此可以看出过硫酸钠的高效性。进一步评价一种土壤修复技术的好坏，不仅要考虑它对污染物的修复效果，还要考虑它对土壤质量的影响。其中，土壤中有机质的质量分数就是一个重要的指标。Chen等采用高锰酸钾氧化修复土壤，发现其会造成土壤中有机含量的减少；王春艳等比较了活化过硫酸钠、类Fenton、过氧化氢的氧化处理效果、土壤中有机质含量、修复后土壤的植物毒性，三种氧化剂都对土壤的性质有影响。但相比较而言，活化过硫酸钠对菲和芘的去除率较高且处理后土壤的有机质质量分数下降要少的多、对植物毒性较小。由此可以看出，过硫酸盐是一种相对理想的氧化剂。