[发明专利]利用低温等离子体降解土壤中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机污染土壤修复技术领域，具体是涉及一种利用低温等离子体降解土壤中有机污染物的方法。

背景技术

相比于国外，我国土壤污染的修复工作起步较晚，这跟土壤污染的隐蔽性、滞后性和复杂性有着密切关系。同时，土壤污染又具有累积性和持久性，如若不加控制，随着时间的推移，土壤污染程度加剧，风险增加，污染物不断向大气、水体扩散迁移，甚至被农产品吸附、吸收、积累，从而带来大规模持续的安全事故。所以，近些年我国加大了对土壤污染控制的研究。

2004年4月28日发生的北京宋家庄地铁站中毒事件，拉开了我国对工业污染场地修复和再开发的帷幕，这也标志了我国开始重视土壤污染控制的开始。随着城市化的推进和深入，从20世纪90年代开始，大批工业企业从一些大型城市搬离。这些大型企业搬离后，剩余了大量的被污染过的土地(又称“棕地”)。由于城市用地紧张，“棕地”的重新利用成为必要。在开发使用“棕地”之前，为了避免土地资源的浪费和环境事故的发生，我们需要对土壤污染的现状和风险进行调查和评估，对土壤污染进行控制消减，从而使土壤得到修复。

申请号为CN 201310157616.5的专利文献公开了一种土壤持久性有机污染物的低温等离子体处理方法，第一步，将筛选后的自然风干污染土壤放入反应釜中，并使之均匀覆盖在反应釜底部；第二步，将反应釜置于电极之间，接通电源后，介质阻挡放电产生低温等离子体与持久性有机污染物反应并使之去除；处理滴滴涕污染土壤，低温等离子体电源输出功率1kW、处理时间20min、空气放电气氛、土壤粒径<1mm；处理多环芳烃污染土壤，低温等离子体电源输出功率1kW、处理时间15min、空气放电气氛、土壤粒径<1mm，该处理装置操作简单。该装置主要针对土壤中的DDT和DDE、多环芳烃等污染物的降解，效果明显。

目前，农药是工业和农业污染土壤的一种常见的重要污染物质。乙草胺和阿特拉津都是我国大量生产和使用的除草剂，阿特拉津是最早被大量研究的除草剂之一，乙草胺更是我国使用量最大的除草剂之一。乙草胺和阿特拉津分子结构中分别含有苯环和三嗪环，又都含有氯和胺基，化学性质较稳定，在土壤中迁移很弱，在土壤中作用相对持久。它们在土壤中的半衰期根据不同土壤的性质而不同，阿特拉津的半衰期最多可达到52周，乙草胺的半衰期比较短，在2.8-25.1天之间；当浓度较高时，除草剂的降解和解毒过程几乎被完全抑制。

研究表明，采用上述专利文献公开的方法处理含有乙草胺和阿特拉津污染物的土壤时，效果不佳。目前还没针对乙草胺和阿特拉津降解的有效方法和装置。

发明内容

本发明提供了一种利用低温等离子体降解土壤中有机污染物的方法，主要针对含有的乙草胺和阿特拉津的土壤，乙草胺和阿特拉津去除效果好。

一种利用低温等离子体降解土壤中有机污染物的方法，包括：将含有有机污染物的土壤置入等离子体反应室内，同时通入氧气，直至降解完成；所述有机污染物为乙草胺和阿特拉津中的一种或两种；所述等离子体反应室的电压为10～100V。

含水量是影响最终去除率的一个因素，随着水分的增加，去除率明显上升，但当升高到一定程度10～20％，其去除率又开始降低。作为优选，所述土壤的含水量为0.1～40％；进一步优选的含水量为1.5～20％；更进一步优选为1.8～20％。

氧气流速从0开始上升，去除率迅速提高；超过0.4L/min后，去除率接近100％。从中我们可以知道，氧气也是该体系发生反应的必要条件之一，而且在一定范围内流速的提高可以促进反应，但过高时会造成氧气的浪费。作为优选，氧气流速为0.1～1.5L/min；进一步优选为0.2～0.1L/min；再进一步优选为0.2～0.6L/min。

另外，等离子体反应室的电压也是影响最终污染物去除率的一个重要因素之一。乙草胺的降解电压从15V到40V的过程中，去除率便可从0上升到90％以上；电压达到50V时，去除率反而有明显的降低。说明过高的电压不利于沿面放电装置发生均匀稳定的DBD放电，降低了其降解效率。作为优选，等离子体反应室的电压优选为20～60V，进一步优选为35～45V，最优选的电压为40V，保证乙草胺的去除率在80％以上。

本发明的等离子体反应室可由沿面放电装置(CDBD)或者平板反应釜(PDBD)提供。作为优选，等离子体反应室由沿面放电装置(CDBD)提供。

本发明的方法，适于各种含有乙草胺或/和阿特拉津的土壤的使用，作为优选，所述土壤中有机污染物的质量百分比浓度为0.01～0.3％，进一步优选为0.01～0.1％。