[发明专利]利用生物炭基二氧化钛降解土壤中多环芳烃的方法

说明书

本发明涉及一种利用生物炭基二氧化钛降解土壤中多环芳烃的方法，以棉花秸秆为原料制备生物炭，将制备的生物炭加入到异丙醇中，用钛酸四丁酯为钛源，通过水热法制备生物炭基二氧化钛光催化剂，将多环芳烃污染土壤置于恒温反应器中，加入蒸馏水、生物炭基二氧化钛光催化剂和表面活性剂Triton X‑100，搅拌，使其成为泥浆状悬浊液；控制温度为25℃，暗处搅拌0.5‑2.0h后，采用紫外灯进行光照，波长为254nm，光照时间为0.5‑48h，光照催化过程中往悬浊液中通入臭氧。液相环境提高了紫外光的穿透性，增加了紫外光的利用率；表面活性剂能够促进多环芳烃分子从土壤中解吸，而且液相环境能够促进多环芳烃分子的传质，克服了土壤中多环芳烃分子传质效率低的缺陷。

技术领域

本发明属于土壤有机污染物治理与修复领域，具体涉及一种生物炭基二氧化钛光催化剂降解土壤中多环芳烃的方法。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs)是一种具有环境持久性、生物累积性和高毒性的有机污染物，广泛存在于大气、水和土壤等环境介质中。PAHs具有致畸性、致癌性和致突变性等毒性，对人类健康及生态环境具有潜在危害。PAHs可通过大气沉降和降水作用进入土壤中，抑制土壤正常功能。

半导体光催化氧化是最有吸引力的高级氧化技术之一，是一种降解各种环境污染物的有效工具。光催化氧化技术能够将土壤中的难降解的有机物彻底矿化，不会产生二次污染，因此，在降解土壤有机污染物方面具有广阔的应用前景。但是，现有的半导体光催化剂，对土壤中多环芳烃的降解效率低，难以推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的现有的降解土壤中多环芳烃的方法降解效率低，难以推广应用的上述问题，本发明提供一种棉花秸秆生物炭基二氧化钛光催化剂降解土壤中多环芳烃的方法，通过液相环境提高紫外光在土壤中的穿透性，改善有机污染物分子在土壤中的传质，提高了土壤中多环芳烃的降解效率。

本发明是通过一下技术方案实现的：

一种利用生物炭基二氧化钛降解土壤中多环芳烃的方法，包括以下步骤：

(1)以棉花秸秆为原料制备生物炭，研磨过0.25mm的筛；

(2)将制备的生物炭加入到异丙醇中，以钛酸四丁酯为钛源，通过水热法制备生物炭基二氧化钛光催化剂；

(3)将多环芳烃污染土壤置于恒温反应器中，加入蒸馏水、生物炭基二氧化钛光催化剂和表面活性剂Triton X-100，搅拌，使其成为泥浆状悬浊液；控制温度为25℃，暗处搅拌0.5-2.0h后，采用紫外灯进行光照，波长为254nm，光照时间为0.5-48h，光照催化过程中往悬浊液中通入臭氧。

进一步的，所述步骤(1)采用限氧慢速升温法以棉花秸秆为原料制备生物炭。

进一步的，所述步骤(2)将制备的生物炭加入到异丙醇中，超声处理1h，边搅拌边缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌2h；搅拌状态下，逐滴加入盐酸，搅拌2min后，加入去离子水，搅拌混合；将得到的混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中，密封，于恒温箱中150-180℃反应8-24h；反应结束后，冷却至室温，得到的产物用分别用乙醇和去离子水清洗3次；60℃干燥备用。

进一步的，称取6-10mg制备的生物炭加入到15-30ml异丙醇中，超声处理1h；边搅拌边缓慢滴加4-8ml钛酸四丁酯，搅拌2h；搅拌状态下，逐滴加入0.5-1.0ml盐酸；搅拌2min后，加入0.6ml去离子水。

进一步的，所述步骤(3)污染土壤中多环芳烃的浓度为40-200mg/kg，每5-20g污染土壤加入100-500ml蒸馏水，0.5-5g生物炭基二氧化钛光催化剂，30-150mg表面活性剂TritonX-100。

进一步的，所述臭氧的通入速度为20-30mg/h。