[发明专利]一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法

说明书

本发明公开了一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法，包括吸油铁催化剂的制备：将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水搅拌混合，振荡反应，得到吸油铁催化剂；将制备的吸油铁催化剂、含油土壤、双氧水和蒸馏水混合，连续振荡反应，即完成吸油铁直接氧化土壤中大量原油过程。通过吸油铁催化剂结合相对含量高且疏水性强的富里酸和类腐植酸，催化剂的疏水性增强，催化双氧水产生的自由基利用效率高，土壤中大量原油可以被吸油铁催化氧化去除，达到高效氧化土壤中大量原油的目的。

技术领域

本发明属于石油污染土壤原位修复领域，涉及吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法。

背景技术

近年来，随着石油的生产量和消费量的不断提高，石油污染土壤问题日益严重，特别是在油田区更为突出。污染土壤中石油的主要成分是为烷烃、多环芳烃、烯烃等，这些物质毒性大且有致癌作用，进入土壤吸附到颗粒后难以去除，还会引发进一步的反应破坏土壤理化特性，甚至影响到水体安全。针对石油污染土壤的修复技术中高级氧化工艺(AOPs)对原油处理是一种高效和广泛使用的技术。其中原位Fenton氧化可以产生大量氧化电位高(2.80V)的羟基自由基(·OH)，将污染土壤中的多种石油污染物氧化为无毒、易降解的小分子物质。与此同时Fenton工艺操作简单，是处理原油污染的最主要的AOPs之一。

现有研究报道较多的是关于提高石油烃中的短链或长链烷烃的氧化效果。如Pardo等通过加大双氧水(H₂O₂)浓度和铁浓度，将短链烷烃C₁₄～C₁₆的去除率提高了55％，而对于占比较大的烷烃C₁₉的去除率仅提高了19％。虽然也有学者利用磁铁矿催化过氧化氢使占比较多的短链烷烃C₁₇的去除量提高了303mg/kg，但对于占比较多的长链烷烃(C₂₀)的去除量仅提高了22mg/kg，说明传统的Fenton催化剂对于原油的去除效果受链烃组分的影响较大。

综上所述可知对于石油烃中占比较多的大量烷烃的高效氧化去除及机制却很少有研究。在以上Fenton的体系中·OH对于大量原油或对以长链为主的大量原油的的利用效率均不是很高，这是由于其氧化方式不同所引起的。对于传统的Fenton体系通过用溶解性铁或铁矿物催化双氧水产生的·OH是在液相中，而石油污染土壤中的大量原油却附着于土壤固相体系中。因此，土壤固相中的大量原油需要进一步解析进入液相相才能被氧化，但是·OH在液相存在的寿命又很短，因此传统Fenton中·OH的利用效率不高。

针对这一问题，在土壤固相铁(Fe-SOM)的基础上，通过添加不同有机质及增加有机质含量后，合成出一种疏水性较强，且可以瞬时聚集并可高效氧化占比较多的大量原油，同时又不受链烃组分影响的一种吸油铁。这种吸油铁不仅可以在固相产生高瞬时强度的·OH，产生的·OH还能立刻氧化附近吸附的大量石油烃，从而大幅度提高了·OH的利用率。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种吸油铁催化剂及其直接氧化土壤中大量原油的方法。通过制备一种吸油铁催化剂，可以结合相对含量高且疏水性强的富里酸和类腐植酸，因此催化剂的疏水性增强，催化双氧水产生的自由基利用效率高，土壤中大量原油可以被吸油铁催化氧化去除，达到高效氧化土壤中大量原油的目的。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种吸油铁催化剂直接氧化土壤中大量原油的方法，包括以下步骤：

1)吸油铁催化剂的制备

将土壤材料、铁氧化合物、类腐殖酸和类富里酸、双氧水按照质量比(1～2)：(0.35～0.61)：(48～120)：(290～300)搅拌混合均匀，控制pH为7，常温下振荡反应，过滤、离心，滤出物冷冻、干燥；得到吸油铁催化剂；