[发明专利]一种微波强化纳米Fe3O4/Na2CO4修复PAEs污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机污染场地修复工程技术领域，具体涉及利用微波强化纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)和过碳酸钠(Na₂CO₄)协同修复邻苯二甲酸酯(PAEs)污染土壤的方法。

背景技术

邻苯二甲酸酯又名酞酸酯(Phthalate esters,PAEs)，作为增塑剂被广泛应用于农膜、油漆、化妆品、塑料制品等行业生产中。全球每年酞酸酯用量大约为600万吨，2011年中国酞酸酯用量达到220万吨。PAEs作为一类内分泌干扰物具有致癌、致畸、致突变作用，已经被欧盟、美国以及中国列为优先控制类污染物。PAEs已经成为全球传播最广的污染物之一，广泛分布于水体、空气和土壤等环境介质中，并在多种蔬菜等农产品中积累，产生了严重的潜在健康风险。

PAEs属于憎水亲脂性有机物，进入土壤中的大部分此类物质会吸附在土壤颗粒上，使得土壤成为环境中PAEs的储库和中转站。目前我国固废拆解区、化工搬迁场地甚至部分城市土壤PAEs污染严重，给周边环境和居民健康带来严重的威胁，亟需对这些污染场地进行修复。

目前有机污染场地常用修复方法包括蒸汽浸提、热脱附、回转窑、化学淋洗、化学氧化还原和生物修复等。其中化学氧化法因对有机污染物的降解较为快速彻底而得到了广泛的研究并应用于高浓度有机污染场地的修复。芬顿试剂是常见的氧化剂，经典的芬顿试剂由过氧化氢(H₂O₂)和Fe(Ⅱ)组成，利用Fe(Ⅱ)催化过氧化氢分解产生氧化性极强的羟基自由基，从而实现对有机污染物的降解。

采用芬顿试剂修复PAEs污染土壤时存在以下几个问题：第一，由于PAEs在土壤中主要吸附于土壤有机质上，以吸附态形式存在，使得芬顿试剂在土壤中与PAEs的接触效果不佳；第二，由于土壤中富含微生物、粘粒矿物和过渡金属元素，使得过氧化氢在土壤中有可能被分解为氧气和水，从而失去了氧化性；第三，由于芬顿试剂对有机污染物的氧化降解性能往往没有选择性，对于有机质含量通常远高于PAEs含量的土壤，容易导致大量芬顿试剂与土壤有机质产生反应，从而浪费大量的芬顿试剂。

因此，采用芬顿法修复PAEs污染土壤时，必须克服PAEs与芬顿试剂的接触效率低的问题，以减少芬顿试剂在土壤中的无效分解及与土壤有机质的反应，从而控制芬顿试剂的浪费问题。Na₂CO₄是一种由碳酸钠和过氧化氢以氢键形成的复合物，易水解并自发释放H₂O₂，其活性氧的理论含量为15.3％，能高效氧化C＝C、R-COO-R、苯环等官能团，Na₂CO₄本身及其分解产物无毒，是一种环境友好型氧化剂。可以通过调控Na₂CO₄的分解速率来调控其释放过氧化氢的速率，使之与土壤PAEs的解吸速率相协调。同时，必须促进土壤中PAEs的解吸，使之从吸附态转为游离态，从而提高PAEs与芬顿试剂的接触效率。大量研究表明，微波技术可以有效强化土壤大多数有机污染物的提取效率，而表面活性剂对有机污染物具有增溶作用。因此，可以尝试采用微波与表面活性剂相结合的方法改善芬顿试剂与PAEs的接触效果，为Na₂CO₄氧化降解土壤中的PAEs创造有利条件。

经过申请人多年研究，本发明公开了一种采用微波强化Na₂CO₄修复PAEs污染土壤的方法，可以实现对PAEs污染土壤的快速高效修复。

发明内容

本发明提供了一种利用微波强化Na₂CO₄修复PAEs污染土壤的方法，解决了高级氧化修复有机污染土壤中普遍存在的氧化剂与污染物接触效果不佳、消耗量过大的问题。该方法具有工艺条件简单、降解效果较好且无二次污染等优势，可广泛应用于PAEs污染场地土壤的修复。

具体的操作方案如下：将PAEs污染土壤与水混合为泥浆态土壤混合溶液，将液固比和pH控制为一定范围内，向土壤混合液中投加表面活性剂、纳米Fe₃O₄和Na₂CO₄，经微波处理后静置一段时间，土壤中PAEs的降解率可以达到85％以上。

所述土壤中的PAEs含量大于5mg/kg。

所述的土壤混合溶液的液固质量比为2:1～10:1。