[发明专利]一种三氯乙烯污染土壤氧化药剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于三氯乙烯污染土壤修复领域，特别涉及一种三氯乙烯污染土壤氧化药剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

三氯乙烯(Trichloroethylene，TCE)是挥发性有机化合物，可经呼吸道、消化道和皮肤吸收，是有毒的致癌物质。其作为重要的氯代溶剂，被广泛应用于金属加工、电子、干洗、电镀、有机合成等行业中，已成为土壤和地下水有机污染中主要的污染物之一。土壤一旦受到TCE的污染，不仅会破坏土壤的理化性质，对农作物造成危害，而且会随着食物链的转移而形成累积效应，对人类健康构成巨大威胁。由于其易迁移，难降解，对环境的影响大，甚至会威胁到地下水源的清洁，影响地下水的使用。

原位化学氧化(ISCO)是近年来提出的能够有效处理地下水和土壤中TCE的一种技术，通过不同氧化剂与污染物之间产生化学氧化反应而将污染物转化为无害化学物质。ISCO常用的氧化剂主要有高锰酸盐(KMnO₄)、Fenton试剂、O₃和过硫酸盐。其中，KMnO₄带来的渗透性下降、O₃存在气相传质问题以及Fenton所需的强酸性等都限制了这些技术的发展。而过硫酸钠作为其中氧化性最强的氧化剂，具有水溶性强，在土壤中稳定性高，相对成本较低，反应产物无害性等的优点，适用于TCE污染场地修复。但由于过硫酸钠过于稳定，常温下反应速率较慢，需要通过活化提高氧化能力，因此开发一种环境友好的、高效经济的过硫酸钠氧化技术具有重大实际意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种三氯乙烯污染土壤氧化药剂；该药剂可广泛应用于TCE污染土壤修复领域。

本发明的另一目的在于提供上述三氯乙烯污染土壤氧化药剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述三氯乙烯污染土壤氧化药剂的使用方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种三氯乙烯污染土壤氧化药剂，该药剂包括氧化剂和活化剂；所述氧化剂为质量体积比1.2～2.4g/L的过硫酸钠(Na₂S₂O₈)溶液；所述活化剂为质量体积比0.7～1.4g/L的七水合硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)溶液和质量体积比为0.1g/L的柠檬酸(CA)溶液。

上述三氯乙烯污染土壤氧化药剂的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将过硫酸钠用水溶解，形成过硫酸钠的质量体积比浓度为1.2～2.4g/L的溶液，得到氧化剂；

(2)将七水合硫酸亚铁和柠檬酸用水溶解，形成七水合硫酸亚铁的质量体积比浓度为0.7～1.4g/L和柠檬酸的质量体积比浓度为0.1g/L的溶液，得到活化剂。

上述三氯乙烯污染土壤氧化药剂的使用方法，包括以下操作步骤：向三氯乙烯污染土壤中同时注入氧化剂和活化剂，或者先注入活化剂再注入氧化剂；所述氧化剂和活化剂的体积比为1∶1。

本发明的原理是：

过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S₂O₈^2-，其标准氧化还原电位E₀＝+2.01V，高于常用氧化剂高锰酸钾及过氧化氢，氧化能力很强。常见的过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵，但由于过硫酸钾的水溶性低且成本较高，过硫酸铵不稳定易分解产生氨气，均不适合在环境领域中应用，故采用过硫酸钠作为氧化剂。过硫酸钠在Fe²⁺激活作用的诱导下，快速生成硫酸根自由基(·SO₄^-)(E₀＝+2.6)，可利用其强大的氧化能力使三氯乙烯完全矿化，其反应式如下：

S₂O₈^2-+Fe²⁺→·SO₄^-+Fe³⁺+SO₄^2-

6·SO₄^-+C₂HCl₃+4H2O→2CO₂+9H⁺+3Cl^-+6SO₄^2-