[发明专利]二氧化硅球磨处理多环芳烃污染土壤的方法

说明书

本发明涉及一种利用二氧化硅球磨处理多环芳烃污染土壤的方法。该方法通过大量对比实验确定的研磨添加剂为单一、无毒无害的二氧化硅，最佳处理工艺为将二氧化硅与污染土壤按照1:1‑3的重量比混合，常温球磨2‑4h，在此过程中借助机械力作用实现了绝大部分PAHs的高效降解。本发明所使用的球磨添加剂成分单一、安全无毒、环境友好，不会对土壤造成二次污染，整个操作过程条件温和，污染物清除彻底，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及土壤污染治理技术领域，具体涉及一种利用二氧化硅球磨处理多环芳烃污染土壤的方法。

背景技术

多环芳烃(PAHs)是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物，其普遍存在于环境中，是最重要的环境污染物监测项目之一。由于多环芳烃的毒性、生物蓄积性和半挥发性在环境中持久存在，因此其被列入典型持久性有机污染物。环境中的多环芳烃大部分由人为产生，石油、煤、木材、烟草和高分子有机化合物的不完全燃烧，以及石油和石油副产品的开采、运输、使用和排放过程中都会产生多环芳烃，尤其是石油工业、炼钢炼铁、焦化煤气、有机化工等工业生产排放的废弃物中通常含有大量的多环芳烃。迄今为止已发现多种具有致癌性的多环芳烃，如苯并蒽、苯并芘等，动物实验表明这些多环芳烃能够诱发皮肤癌、肝癌、胃癌、甲状腺癌、恶性淋巴癌及口腔癌等，具有很强的致畸、致癌、致突变作用，在其形成、迁移、转化和降解过程中会通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，最终严重危害人体健康。因此必须对多环芳烃污染土壤进行无害化处理。

机械化学的概念是根据能量观点对化学进行分类时首次提出的，其与电化学、热化学、光化学一样属于化学的一个分支，着重研究物质受机械能作用时所发生的物理或化学变化，这是于年给出的机械化学的定义并一直沿用至今。所谓机械化学是通过机械力的不同作用方式(如压缩、冲击、摩擦和剪切等)，引入机械能量从而使受力物体的物理化学性质及结构发生变化，改变其反应活性。机械化学技术已经被广泛的用于制备超微及纳米粉末和纳米复合材料、弥散强化合金以及金属冶炼、矿物和废物处理、合成新相等，具有广阔的发展前景和独特的优势。

西澳大利亚大学Rowlands等人1994年在《Nature》上发表了一篇机械化学球磨处理有机污染物领域里程碑性的论文(Rowlands S A,Hall A K,Mccormick P G,etal.Destruction of toxic materials[J].Nature,1994,367(6460):223-223.)，他们研究发现钙(Ca)、镁(Mg)和氧化钙(CaO)均可作为高效的脱卤剂，滴滴涕(DDT)、多氯联苯(PCB)和氯苯等有机卤代物经过机械化学球磨处理后可分解为石墨等无毒小分子产物，用GC-MS在产物中检测不出有机物，此结果受到了科学家的广泛关注。在随后的研究中，科学家们采用机械化学技术对包括液态、固态等在内的不同类型污染物进行了处理和研究。日本的ShuSaeki等人(Shu S,Kano J,Saito F,et al.Effect of additives on dechlorination ofPVC by mechanochemical treatment[J].Journal of Material Cycles&WasteManagement,2001,3(1):20-23.)将聚氯乙烯分别与氧化钙、碳酸钙、二氧化硅混合放在行星球磨机中球磨，结果表明在摩擦的过程中球磨剂与氯的反应起了关键作用(可能起到了研磨助剂的作用)，并且得出在球磨剂与聚氯乙烯最佳摩尔比4:1的条件下，反应进行四小时就可达到90％以上的脱氯率。近年来清华大学研究者发现铁粉和二氧化硅混合作为添加剂，用球磨处理五氯硝基苯等有机物时能够取得较好的降解效果(张望.基于Fe-SiO₂的POPs废物机械化学处置工艺及机理研究[D].清华大学,2012.)。