[发明专利]一种TiO2和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多环芳烃污染土壤的光催化降解，具体地说是一种TiO₂和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法。

背景技术

多环芳烃化合物(PAHs)是环境中普遍存在的一类有机污染物。其来源有两个方面：天然源和人为源。天然源主要是森林和草原大火、火山喷发、植物和微生物的合成，其中高等植物和微生物的合成、火山活动是产生PAHs背景值的主要因子；人为源来自工业生产和加工(如焦碳、碳黑和煤焦油的生产、原油及其衍生物的精炼和分馏等)，以及有机物的不完全燃烧等过程。在人为源中，人为的燃料燃烧是工业发达国家和城市地区PAHs的主要贡献因子，暴露的PAHs给生活在世界发达地区的人们带来了巨大的健康危害。作为环境污染物的PAHs之所以受到人们的关注，首先是因为有些PAHs的致癌、致畸和致突变，其次是由于PAHs稳定、难于降解，在环境中呈不断增加的趋势。采用经济效益和环境效益合理的修复技术治理PAHs污染，越来越多地受到人们的重视。

目前，关于PAHs污染修复技术包括生物修复、物理修复和化学修复。PAHs的生物修复在国内外有很多研究，生物修复有很多优点，同时也存在一些不足，如周期长，条件较难控制等；采用加热和淋洗等物理方法去除，费用高，处理不彻底。近年来，紫外光照射与半导体TiO₂联合作用的光催化过程已被许多研究成果证明是行之有效和非常有益的降解处理污染物的一门新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种速度快、效率高、易于操作、不产生二次污染的TiO₂和紫外光联合降解土壤中多环芳烃化合物的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：将污染土壤与纳米TiO₂的混合物于器皿中铺平，置于紫外光照箱中进行光照降解，纳米TiO₂的加入量按重量百分比计为0.2％-5％，光照箱中的光照条件：紫外光照波长为210-365nm，样品距光源5-20cm，光照强度为500-10000μw/cm²，温度为20-38℃，通风控制箱中湿度为30-50％，光照时间2-14天。

所述TiO₂的加入量按重量百分比计为0.5％-4％，所述紫外光照波长为254-295nm，样品距光源5-15cm，光照强度为1000-3000μw/cm²，温度为28-32℃，通风控制箱中湿度为35-40％，光照时间8-12天。

所述紫外光照箱选用的紫外光照主波长为254nm、310nm或365nm。所述纳米TiO₂为锐钛型，表面积为50m²g^-1，平均直径为15-20nm。所述多环芳烃为苯并芘、芘或菲。所述污染土壤中多环芳烃为10-200mg/kg。

本发明具有如下优点：

1.去除污染物的速度快、效率高。多环芳烃是一类持久性有机物质在自然界完全矿化的时间通常为数百天到数十年，植物完全修复的时间为200天以上。本发明可用于苯并芘、芘和菲等多环芳烃污染的土壤。在没有添加TiO₂的情况下，多环芳烃的光降解需要35-50天。当土壤中苯并芘、芘和菲的含量为40mg/kg，经过8天光照处理后，苯并芘在四种不同TiO₂添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为93.06％、96.28％、98.31％和94.02％；经过12天光照处理后，芘在四种不同TiO₂添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为94.29％、91.03％、90.48％和84.72％；经过10天光照处理后，菲在四种不同TiO₂添加浓度条件(0.5％，1％，2％和3％)的降解率分别为96.06％、97.92％、98.74％和95.84％。添加少量的TiO₂的大大加快了多环芳烃的光降解。

2.易于操作。本发明使污染土壤的处理简单，成本低廉。只需将污染土壤进行风干，筛分的简单处理，将少量的TiO₂与污染土壤进行机械混合，然后将混合土壤铺于平面的装置放在紫外光源下照射即可。

3.不产生二次污染。本发明属于光化学降解，它往污染土壤中添加的少量半导体，是土壤中本身具有的物质，对土壤不会产生毒害作用，因而不会造成二次污染，是一种环境友好型处理污染土壤的方法。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。