一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法
2023-10-20 03:45:57 1
一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法
【專利摘要】本發明公開了一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法，將多溴聯苯醚汙染土壤加入雙子/傳統混合表面活性劑，並進行微波輻照。表面活性劑使疏水性有機汙染物容易溶解，微波輻照技術可使其中的汙染物得以富集、固定或破壞，從而達到治理土壤中汙染物的目地。本發明簡單高效、易於控制，無二次汙染，且能夠選擇性降解目標汙染物而對表面活性劑影響甚微，為表面活性劑溶液的重複利用提供了必要的前提條件。
【專利說明】一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於環境保護的滷代芳烴有機汙染物處理【技術領域】，涉及一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法。
【背景技術】
[0002]多溴聯苯醚(PBDEs)是一類重要的溴代阻燃劑，被廣泛應用於塑料、紡織品、電子電器及防火材料中。PBDEs具有疏水性、持久性和生物富集性，易於在顆粒物和土壤中吸附，並可在環境中長距離遷移。PBDEs可以通過揮發、滲出等方式擴散，並最終進入土壤中。最近的研究證實，這類有毒溴化物會干擾甲狀腺激素，妨礙人類和動物腦部與中樞神經系統的正常發育，其健康危害日益成為全球性的環境汙染問題。
[0003]儘管隨著政府的環境保護力度和人民環保意識的日益加強，PBDEs的生產和使用將受到越來越嚴格的控制，甚至禁止，但PBDEs在環境中的存在將是一個長期的問題。近年來國內外針對環境中PBDEs的控制與處理已經開展了許多了研究，目前的處理研究基本都是脫溴研究，將高溴代聯苯醚脫溴生成低溴代同系物，主要集中在光降解和生物處理上。如公開的專利「一種十溴聯苯醚汙染土壤的修複方法」(CN 101733272A)，將多孔菌菌片與被十溴聯苯醚汙染的土壤在室溫下均勻混合，利用多孔菌對十溴聯苯醚進行降解，該方法雖然環境友好程度高，處理機理和手段生態自然，但PBDEs水溶解度小、常被土壤強烈吸附，生物可利用性很低，這大大限制了微生物對PBDEs的降解，且PBDEs對微生物具有毒性和抑制作用，單獨依靠生物法降解很難達到較好的處理效果。公開的專利「一種表面活性劑增溶結合UV技術降解多溴聯苯醚的方法」 (CN 101461989A)，用紫外作為光源將增加成本，不適於工程應用，且光解過程會生成多溴二苯並二噁英(PBDDs)及多溴二苯並呋(PBDFs)，造成二次汙染。因此，尋找一種適用範圍廣，快捷有效，經濟可行操作靈活的治理方法勢在必行。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種簡單高效、易於控制、成本低的PBDEs汙染土壤的修複方法，使PBDEs汙染土壤得到高效快速的修復。
[0005]為實現上述發明目的，本發明所採用的技術方案為:一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法，包括以下步驟:
Cl)將多溴聯苯醚汙染土壤破碎至小於2cm，土壤築堆進行處理，土堆高度不高於
0.3m,下面鋪塑料薄膜以防滲漏，加入汙染土壤質量8%?10%的表面活性劑，混合均勻，所述表面活性劑為雙子表面活性劑與非離子表面活性劑的混合物，質量比7:3 ；
(2)在混合有表面活性劑的汙染土壤中加入水，並調整土壤體系的pH值為8?9，攪拌，浸泡I?2d，其中所述加入的水與汙染土壤的質量比為1:1?2:1 ;
(3)開啟微波發生器，輻照強度為4.17?5.83 W/g、輻照時間為20?30 min，對溶解在表面活性劑溶液中的PBDEs汙染土壤於常溫常壓下進行微波輻照。[0006]所述雙子表面活性劑為十八烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基溴化銨、十二烷基二甲基溴化銨、十八烷基聚氧乙烯基溴化銨、十六烷基聚氧乙烯基溴化銨或十二烷基聚氧乙烯基溴化銨中的一種。
[0007]所述非離子表面活性劑為失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚、聚乙二醇對異辛基苯基醚或十二烷基聚乙二醇醚中的一種。
[0008]表面活性劑由極性的親水基和非極性的親油基兩部分構成，因此表面活性劑分子具有一部分可溶於水，而另一部分易自水中逃逸的雙重性，根據極性相似相引、極性相異相斥原理，表面活性劑親水基與水相引而溶於水，親油基與水相斥而離開水，使表面活性劑吸附在兩相界面上，降低兩相間的界面張力，從而使疏水性有機汙染物(HOCs)容易溶解。微波輻照技術具有快速、高效和環境友好等特點，可直接作用於介質分子的內部。採用微博輻照技術對汙染土壤進行加熱，可使其中的汙染物得以富集、固定或破壞，從而達到治理土壤中汙染物的目地。本方法適用於工程應用。
[0009]本發明具有如下優點:
(I)新型雙子表面活性劑與傳統非離子表面活性劑的混合物是針對多溴聯苯醚汙染土壤選擇出來的，同時解決了傳統表面活性劑增溶能力差和雙子表面活性劑使用成本高的問題，最大程度的提高了 PBDEs在表面活性劑膠束溶液中的溶解度，促進土壤吸附態的PBDEs向水溶液中釋放。
[0010](2)通過微波輻照的方式降解PBDEs，簡單高效、易於控制，無二次汙染，且能夠選擇性降解目標汙染物而對表面活性劑影響甚微，為表面活性劑溶液的重複利用提供了必要的前提條件。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例對本發明作進一步說明，其中部分製備條件僅是作為典型情況的說明，並非對本發明的限定。
[0012]實施例1
選用4，4』-二溴聯苯醚(BDE-15)為研究對象，將500 mg BDE-15標準樣品溶於100 mL正己烷溶液中，加入1.5L水，混勻，再加入2500 g高嶺土，密封浸泡兩周，以製備BDE-15汙染模擬土樣。兩周後將製備的模擬土樣在實驗室條件下自然風乾，製得的BDE-15汙染模擬土樣 BDE-15 含量為 136.38 mg/kg。
[0013]將汙染土壤研碎過60目篩，密封存於乾燥器內待用。取120 g上述高嶺土配製的模擬土壤於錐形瓶中，加入汙染土壤質量10%十八烷基二甲基溴化銨與Ttiton X-100的混合物(質量比為7:3)，在常溫常壓和避光條件下，將棕色錐形瓶至於水浴超聲裝置中進行增溶，超聲的輸出功率小於150W，頻率小於35kHZ，超聲時間小於15分鐘。將增溶過後的多溴聯苯醚汙染土壤裝入石英瓶，放入微波試驗儀中，在微波輻照強度為5.83ff/g的條件下輻照20 min，對修復產生的實驗尾氣採用二級吸收劑或活性炭吸附柱進行處理。採用索氏提取法提取經微波輻照修復后土壤中殘留的BDE-15，用濃硫酸淨化處理後定容，用氣象色譜法測定BDE-15的殘留濃度，結果表明，土壤中BDE-15的去除率達到了 89%。
[0014]實施例2
選用4，4』-二溴聯苯醚(BDE-15)為研究對象，將500 mg BDE-15標準樣品溶於100 mL正己烷溶液中，加入1.5L水，混勻，再加入2500 g高嶺土，密封浸泡兩周，以製備BDE-15汙染模擬土樣。兩周後將製備的模擬土樣在實驗室條件下自然風乾，製得的BDE-15汙染模擬土樣 BDE-15 含量為 136.38 mg/kg。
[0015]將汙染土壤研碎過60目篩，土壤築堆進行處理，土堆高度不高於0.3m，下面鋪塑料薄膜以防滲漏，加入汙染土壤質量10%的十六烷基二甲基溴化銨和十二烷基聚乙二醇醚的混合物(質量比為7:3)。
[0016]在混合有表面活性劑的汙染土壤中加入水，並用lmol/L的NaOH溶液調整土壤體系的PH值為8?9，攪拌，浸泡2天，其中所述加入的水與汙染土壤的質量比為1:1。
[0017]開啟微波發生器，輻照強度為4.17W/g、輻照時間為30 min，對溶解在表面活性劑溶液中的汙染土壤於常溫常壓下進行微波輻照。
[0018]採用索氏提取法提取經微波輻照修復后土壤中殘留的BDE-15，用濃硫酸淨化處理後定容，用氣象色譜法測定BDE-15的殘留濃度，結果表明，土壤中BDE-15的去除率達到了83%。
【權利要求】
1.一種表面活性劑增溶結合微波輻照技術修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法，其特徵在於包括以下步驟: 將多溴聯苯醚汙染土壤破碎至小於2cm，土壤築堆進行處理，土堆高度不高於0.3m，下面鋪塑料薄膜以防滲漏，加入汙染土壤質量8%?10%的表面活性劑，混合均勻，所述表面活性劑為雙子表面活性劑與非離子表面活性劑的混合物，質量比7:3 ； 在混合有表面活性劑的汙染土壤中加入水，並調整土壤體系的pH值為8?9，攪拌，浸泡I?2d，其中所述加入的水與汙染土壤的質量比為1:1?2:1 ; 開啟微波發生器，輻照強度為4.17?5.83 W/g、輻照時間為20?30 min，對溶解在表面活性劑溶液中的PBDEs汙染土壤於常溫常壓下進行微波輻照。
2.根據權利要求1所述的修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法，其特徵在於:所述雙子表面活性劑為十八烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基溴化銨、十二烷基二甲基溴化銨、十八烷基聚氧乙烯基溴化銨、十六烷基聚氧乙烯基溴化銨或十二烷基聚氧乙烯基溴化銨中的一種。
3.根據權利要求1所述的修復多溴聯苯醚汙染土壤的方法，其特徵在於:所述非離子表面活性劑為失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚、聚乙二醇對異辛基苯基醚或十二烷基聚乙二醇醚中的一種。
【文檔編號】B09C1/08GK103934265SQ201410127720
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】葉丹, 解清傑, 沈彬 申請人:江蘇大學