[发明专利]含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法

说明书

本发明提供了一种含1,2‑二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法，所述系统是将顶部敞口的长方形箱式壳体自左向右依次分隔为污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段；所述污染源段和污染物迁移转化段的样品空间层均为土壤样品填充层，所述污染物修复段的样品空间层自左向右依次为黄铁矿填充层、氧化物填充层以及电气石填充层。本发明采用黄铁矿催化过硫酸盐，并引入天然材料电气石参与到类芬顿反应中，优化了含水层的pH值和氧化还原电位，整体改善了地下水中过硫酸盐对1,2‑二氯乙烷的修复环境，明显提升了原位化学氧化系统在难降解有机污染地下水修复中的有效性和实用性。

技术领域

本发明涉及污染地下水处理技术领域，具体地说是涉及一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法。

背景技术

挥发性氯代烃类化合物(CAHs)是一类具有特殊气味的人工合成有机物，该物质对人体的肝、肾、心血管和胃肠等器官都有极强的毒害作用。氯代烃类化合物常常在工业生产中被用作溶剂或者作为化学过程的中间产物，由于泄露和不恰当处置使得氯代烃经常在环境中被检测出来。在美国129种优先控制的污染物(priority pollutants)和中国58种环境优先监测和控制的有机物中，1,2-二氯乙烷位于前列。

1,2-二氯乙烷(1,2-Dichloroethane)是一种易挥发的剧毒氯代烃有机物，是蓄水层地下水中含氯污染物毒性最强的污染物之一。它的年产量超过5.443×10⁹kg，是世界上产量最多的工业卤代物，其具有相对较高的水溶性(8524mg/L)和在土壤中的潜在流动性，因此1,2-二氯乙烷早就在地下水中被检测出来。由于广泛使用和不恰当处置，1,2-二氯乙烷成为土壤和地下水环境中的常见有机污染物，我国水中优先控制污染物之一，国际癌症研究中心将其归为第B2组致癌物质，美国EPA规定饮用水中最大允许浓度为5μg/L。1,2-二氯乙烷密度比水大，一旦进入地下水便会以重非水相液体(DNAPL)形式存在，由于地下水经常移动缓慢，使得1,2-二氯乙烷的残留时间可能持续几年到上百年，可能导致持续的环境和健康风险。因此，开展1,2-二氯乙烷污染地下水的修复研究，对于优化人类社会发展和生存环境具有重要现实意义。

国内外大量学者依托各种修复技术针对1,2-二氯乙烷染地下水开展了大量研究工作。在美国EPA公布的自1985-2002年间1,2-二氯乙烷污染场地治理措施中，有46个污染场地应用抽出-处理技术，并配合使用空气吹脱和活性炭吸附方法处理抽出地下水，但是采用该方法彻底去除地下水有机污染难度较大，耗时长费用高，对DNAPL的治理效果甚微。部分学者采用微生物修复1,2-二氯乙烷污染场，但微生物降解受影响因素较多，如温度、pH、氧化还原条件、营养条件等，难以人为调控，且耗时长、见效慢，因此还属于需要继续深入研究的污染治理手段。还有学者采用原位化学氧化方法，在1,2-二氯乙烷污染源区原位注入氧化剂，通常使用的氧化剂有高锰酸钾(KMnO₄)、臭氧(O₃)、过氧化氢(H₂O₂)、过硫酸钠(Na₂S₂O₈)等，虽然原位化学氧化的方法处理效率高，时间短，实际操作方便、快捷，可以有效的将氯代烃等多种有机污染物转化为无毒的无机物质，但是传统原位化学氧化方法也存在很多不足：(1)KMnO₄处理水会增加水的颜色；(2)Na₂S₂O₈修复地下水会产生大量SO₄^2-，少量的SO₄^2-对人体健康无影响，但其浓度超过250mg/L时对人体有致泻作用，此外，单纯Na₂S₂O₈的应用效果也不理想；(3)对反应体系pH要求较高。同时，相关学者对于去除地下水中1,2-二氯乙烷污染的研究较少，还没有开发出能够高效氧化去除1,2-二氯乙烷的氧化剂。针对目前对1,2-二氯乙烷污染问题关注程度不高，相关治理措施体系不完善问题，还需进一步探索可长期、高效、稳定去除1,2-二氯乙烷污染地下水的化学氧化修复方法和修复系统。