[发明专利]一种电动扩散‑电加热耦合修复土壤有机污染的方法

说明书

技术领域：

本发明属于环境保护技术领域，涉及土壤有机污染的修复，具体涉及一种电动扩散-电加热耦合修复土壤有机污染的方法。

背景技术：

由工业排放、采矿、交通运输等引起的土壤污染问题已经成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。污染土壤的处理方法有填埋、焚烧、高温脱附、土壤淋洗、化学氧化和微生物修复等，其中原位化学氧化技术(in-situ chemical oxidation,ISCO)由于高效、快速和实施方便，成为地下水和土壤修复的主要方法。原位化学氧化修复技术主要是通过掺进土壤中的化学氧化剂与污染物所产生的氧化反应，达到使污染物降解或转化为低毒、低移动性产物的一项污染土壤修复技术。原位化学氧化修复中常用的氧化剂有高锰酸钾(KMnO₄)、双氧水(H₂O₂)和过硫酸钠(Na₂S₂O₈)等。

KMnO₄具有很高的氧化能力，对各种有机污染物包括三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂、PCB、PAH等都有很好的氧化效果，同时KMnO₄比较稳定，容易控制。双氧水氧化主要是依靠双氧水分解产生的羟基自由基(HO^·)。HO^·自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、芳香环加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应，使其降解成CO₂和水。为了提高HO^·自由基产生的效率，可以加入亚铁离子活化双氧水，形成Fenton试剂。但Fenton试剂仅仅在酸性条件下反应效率比较高，在中性和碱性的土壤中效果并不理想。

近年来，基于SO₄^·-的高级氧化技术应用于地下水及土壤中有机污染物的治理，越来越受到学术界和工业界的关注和重视。SO₄^·-由过硫酸盐(S₂O₈^2-)通过加热、光照、过渡金属离子、碱等活化产生。基于SO₄^·-的高级氧化技术具有以下优点：(1)SO₄^·-氧化还原电位高^2,3，和HO^·相当，从热力学角度保证了它可以氧化各种有机物；(2)和OH^·相比，SO₄^·-在广泛的pH范围内都能维持有很高的氧化还原电位，而前者仅在酸性条件下才具有较强的氧化性，中性碱性条件下氧化还原电位明显低于酸性条件，因此基于SO₄^·-的高级氧化工艺受pH的影响小，有利于适应各种条件；(3)SO₄^·-的寿命(半衰期为4s)比OH^·(寿命小于1<μs)长许多，这能极大提高所产生的自由基与待处理有机污染物接触机会，利于有机污染物的降解与矿化；(4)跟OH^·的前驱物双氧水或臭氧相比，用于产生SO₄^·-的过硫酸盐溶解性好，且水溶液的比重较水大，利用这一特点可以在地下水环境中加入高浓度的过硫酸盐，使其充分与目标有机污染物接触，提高氧化剂的利用效率。此外，与H₂O₂相比，过硫酸盐也不会因挥发等原因而造成利用率低下。

然而，在ISCO技术在实际应用中，制约处理效率、效果的关键因素往往不是化学试剂的氧化能力，而是如何促使氧化剂向污染土壤中快速、有效迁移，从而和污染物充分接触。在低渗透性的土壤中，这是最重要的制约因素。其次，当过硫酸盐等氧化剂迁移到目标污染区域以后，如何实现有效的活化产生活性更强的SO₄^·-自由基，这是第二个制约因素。

发明内容：

本发明的目的是为解决过硫酸盐在土壤中扩散慢，活化难的问题，提供一种电动扩散-电加热耦合修复土壤有机污染的工艺，该工艺可以有效提高土壤修复的效率。

本发明的目的是通过以下方式实现的：