[实用新型]利用过硫酸盐氧化去除土壤芘污染物的模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土壤化学性质的模拟实验装置，特别是涉及一种土壤污染物降解的模拟实验装置，应用于土壤修复技术领域。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类具有致癌性、致畸性、致突变性的疏水性有机污染物。据调查，环境中的PAHs主要来源于石油、煤、木材等的不完全燃烧、原油运输过程中的泄漏、炼钢炼铁厂、发电厂、焦化煤气厂等所排放的废弃物及飞机、汽车、公交车等交通工具所排放的废气等。PAHs类污染物由于溶解性较差，辛醇-水分配系数高，因此极易于附着于土壤颗粒，土壤就成为 PAHs的主要载体。

化学氧化修复技术主要是通过向土壤中添加氧化能力较强的氧化剂，使其与土壤中有机污染物反应，进一步将污染物质转化或降解为无毒或低毒物质的技术。常用的氧化剂主要包括过氧化氢、高锰酸盐、类 Fenton 试剂、臭氧及过硫酸盐等。过硫酸盐在环境应用方面是一项较新的氧化技术，过硫酸盐溶解在水中后生成 S₂O₈^-离子，S₂O₈^-离子的氧化还原电位为 2.0V，在和有机污染物反应时较慢，Fe(Ⅱ)离子的加入、升高温度、过氧化氢，能够活化 S₂O₈^2- ，产生具有更强氧化能力的硫酸根自由基SO₄·。研究表明，利用过硫酸盐去除苯系物质有较好的去除效果。

然而，目前过硫酸盐氧化修复土壤技术研究尚处于起步阶段。实验室常用小批量的土样进行有机污染的去除实验，将土和水按一定比例混合，放于锥形瓶中进行氧化。这种方式可以简单快捷的确定氧化所需的最佳条件。而如果要用于实际原位修复(ISCO)应用时，并不能通过将土水混合振荡完成氧化过程。此外，过硫酸盐活化的实施方式，如加热、加碱等，也需要根据现场而调整。因此，为了更好的促进过硫酸盐的原位氧化的实施和监测原位修复的氧化效果，有必要在实验室模拟过硫酸盐原位氧化的整个过程，但至今还未见有关相关的报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有技术的不足，提供一种利用过硫酸盐氧化去除土壤芘污染物的模拟实验装置，考虑到实际原位氧化过程中过硫酸盐的活化和氧化，为过硫酸盐的加热活化和氧化，提供一种更接近实际、且实用的用于研究原位氧化土壤芘污染的模拟装置。

为达到上述发明创造目的，本实用新型的发明构思如下：

根据污染场地实际情况，考虑到土壤不同与水体系的非均一性质和氧化剂过硫酸盐的特性，主要影响土壤芘去除因素包括以下几个方面：过硫酸盐的投加量；过硫酸盐加热活化的温度；土壤中芘的浓度；加热方式；过硫酸钠溶液在土壤的渗流速度等，而建立的模拟装置。

根据上述发明构思，本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用过硫酸盐氧化去除土壤芘污染物的模拟实验装置，其特征在于：包括氧化反应装置和温度控制装置，氧化反应装置主要由氧化反应桶、阀门和支架组成，氧化反应桶通过支架实现竖直安装在高处并稳定设置，氧化反应桶为圆柱形竖立的筒状重力反应容器，利用重力作用使定量的过硫酸盐反应液透过氧化反应桶中的待检测的土壤试样层，进行去除土壤芘污染物的氧化反应，氧化反应桶的底部形成圆锥形斗状底，在斗状底内填充砾石，在斗状底的底部设有连通的滤液收集室，滤液收集室和斗状底之间的位置处设有筛板，筛板的筛孔能实现液体流过并保持对土壤颗粒的阻隔，即防止圆锥形斗状底中土壤颗粒掉落到滤液收集室中，在滤液收集室的底部连接阀门，在氧化反应装置中，通过控制阀门来控制过硫酸盐溶液在待检测的土壤试样的渗流速度，温度控制装置包括加热带、控温仪和温度检测装置，控温仪通过导线与加热带电连接，加热带在氧化反应桶的下半部外侧，对氧化反应桶内的待检测的土壤试样进行加热，温度检测装置的一系列温度采样点按照预设的空间位置埋于氧化反应桶中待检测的土壤试样的相应位置处，温度检测装置采集的多点温度值通过输出设备实现输出。

作为本实用新型优选的技术方案，加热带以缠绕的方式通过外围加热为氧化反应桶内的待检测的土壤试样提供所需热量。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，斗状底内填充的砾石的粒径为2~5mm。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在滤液收集室和斗状底之间设置的筛板的孔径接近2mm，其各个孔之间的距离接近5mm。