[发明专利]一种对有机污染地下水的原位修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对有机污染地下水的原位修复方法，尤其是通过调节铁电极上的极性和电流大小来调控过硫酸根（S₂O₈^2-）对有机污染物的氧化活性以实现对有机污染地下水的原位修复方法，属于地下水修复技术领域。

背景技术

地下水是被广泛采用的饮用水源，但很多城市地下水不同程度受到污染，其中有毒有机物如氯代烃引起的污染尤为严重，总体污染形势已非常严峻。在地下水污染中，以源污染为特征的小面积场地污染地下水，由于污染程度高和危害严重受到了高度关注。因此对受有毒有机物引起的污染场地地下水进行修复具有重要意义。

污染场地地下水修复自上世纪80年代起在发达国家受到重视，而我国目前尚处于起步阶段。由于污染场地的高浓度特征以及修复周期要求，原位化学氧化（ISCO）由于修复快速而且实施方便成为近年的一项重要修复技术，被美国EPA认为是修复“棕地”的革新技术。传统的氧化剂主要包括H₂O₂、O₃和高锰酸根等，虽然修复效果好，但是由于这些氧化剂的活性高副反应导致的损失较大，使得有效利用率较低。过硫酸根（S₂O₈^2-）是一种新兴的场地修复氧化剂，由于其独特的氧化性能迅速得到重视和应用。S₂O₈^2-虽然具有较高的氧化电位，但其与有机物的反应动力学过程极其缓慢，因而具有较好的稳定性，在输送过程中的损失极小。S₂O₈^2-经过活化后可产生SO₄^·-，具有与·OH相当的氧化能力。因而，S₂O₈^2-氧化修复的关键在于S₂O₈^2-的活化。

场地修复中对S₂O₈^2-的常用活化方法包括热活化、碱活化和Fe(II)活化。热活化需将水温加热到较高温度（如50^oC以上），碱活化需将pH调节到12以上，这两种活化方式增加了修复成本和难度，S₂O₈^2-到达污染区之前也会不可避免的发生分解导致损失。相比而言，Fe(II)（含螯合态）活化反应条件更为温和，但Fe(II)在传输过程中的吸附、氧化、沉淀等也会造成损失，大大降低了有效传输距离，而且初始注射阶段高浓度的Fe(II)也会消耗氧化剂。另外，S₂O₈^2-活化反应完毕后，体系的pH会降低到2–3，造成地下环境中重金属的释放风险。

在目前的过硫酸根氧化修复中，存在以下问题：①目前的活化方法只能提高过硫酸根的氧化活性，一旦过硫酸根被活化后就无法调节活性大小，更无法抑制或者消除活性，在污染物浓度较低时这势必造成大量的过硫酸根无法得到利用而被浪费。②活化剂是与过硫酸根溶液混合后注入地下的，无法实现过硫酸根传输到污染区域后的原位活化。过硫酸根的分解在与活化剂混合后立即开始，因而在注入地下及其在地下环境中的传输过程中都会造成过硫酸根的分解损失，降低了过硫酸根的利用率。③过硫酸根氧化后自身分解产生的硫酸会将修复区域地下水的pH降低到2–3，从而引起地下环境中矿物表面吸附态重金属和矿物体总的重金属解吸释放，造成地下水酸化和重金属污染的二次风险。

发明内容

为克服上述现有技术之不足，本发明提供了一种对有机污染地下水的原位修复方法，该方法解决了过硫酸根原位化学氧化修复中过硫酸根活性的原位调控（增强和抑制）和重金属释放难题。