[发明专利]一种增强低渗土壤中多环芳烃处理效率的压裂液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强低渗土壤中多环芳烃处理效率的压裂液及其制备方法，该压裂液包括过硫酸盐氧化剂、过渡金属盐、表面活性剂、支撑剂、pH调节剂、防腐剂、植物胶稠化剂、交联剂和破胶剂。该压裂液可对受多环芳烃污染的低渗土壤进行水力压裂的同时又对多环芳烃进行原位化学氧化处理，能提高低渗土壤中多环芳烃污染物的脱除率。选用工业生产中所废弃的矿渣及钢渣为支撑剂，环境友好，节约了成本，提高了废弃资源的利用率。该压裂液还具有对土壤的伤害小，不易产生二次污染、制备工艺简单，易于推广应用等特点。该产品可广泛适用于多环芳烃类污染物土壤原位修复领域。

技术领域

本发明涉及土壤水力压裂技术领域，是一种压裂液，特别是一种能适用于低渗环境且受多环芳烃污染过的土壤的一种压裂液。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是指含2个及2个以上苯环的碳氢化合物及由它们衍生出的各种化合物总称，是一类具有“三致”作用的持久性有机污染物。多环芳烃易吸附在有机固体物质上，由于其生物利用率低，难以被降解，可长期存在于环境中，是我国列出的环境优先污染物之一。作为一类广泛存在于土壤、地表水和污水中，其主要来源为自然界和人类活动。随着PAHs对土壤的污染日益严重，对人类健康生活也产生严重威胁，因此对PAHs污染的土壤亟需进行有效修复，治理修复PAHs污染土壤工作势在必行。

多环芳烃污染物一旦进入亚黏土、黏土等低渗土壤中时，用传统的抽取-处理技术、原位化学氧化技术、土壤蒸汽浸提等技术处理时易发生绕流现象，修复剂的传质受到很大阻碍，修复剂难以有效到达污染区域，使得低渗区污染物不易得到有效处理，这些低渗区的污染物可以作为新的污染源污染地下水。所以需要找到一种方法来改善修复剂在低渗区的传质问题，提高低渗区有机污染物污染的修复效果。而借助水力压裂的方法，可以在低渗介质中人为地创造出一条高渗的通道，从而解决在修复低渗介质中的污染物不易与修复剂接触和修复剂传质困难的。目前，水力压裂技术被广泛的应用在石油开采领域，在土壤中的应用近年来也在被不断重视。水力压裂液作为水力压裂技术的重要组成部分，通过完善水力压裂液配方来增强水力压裂技术/原位化学氧化技术对污染土壤的处理效果，这方面的研究还很少。

发明内容

本发明的目的是针对现有土壤用水力压裂液的不足，而提出了一种增强低渗土壤中多环芳烃处理效率的压裂液，本发明的另一目的是提供上述压裂液配方的制备方法。该压裂液不仅能满足污染土壤的压裂需求，而且能提高污染物的处理效率，为后续的原位化学氧化淋洗提供助力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种增强低渗土壤中多环芳烃处理效率的压裂液，该压裂液的组分如下：

在一些优选的技术方案中：该压裂液的组分如下：

本发明技术方案中：过硫酸盐氧化剂、过渡金属盐和表面活性剂质量比依次为3.5～4.5：0.5～1.5：0.5～1。

本发明技术方案中：过硫酸盐氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种；过渡金属盐为七水硫酸亚铁、三水硝酸铜、一水硫酸锰中的至少一种。

本发明技术方案中：表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。

本发明技术方案中：支撑剂是质量比依次为0.5～1.5：0.5～1.5：0.5～1.5的钢渣、磁铁矿废渣和硫铁矿废渣。

本发明技术方案中：pH调节剂为碳酸钠和碳酸钾中的一种或两种。

本发明技术方案中：防腐剂为过氧化氢、氢氧化钠中的一种或两种。

本发明技术方案中：植物胶稠化剂为田菁胶、交联剂为十水合四硼酸钠、破胶剂是质量比为1：1～5的过硫酸铵和亚硫酸氢钠中的一种或两种。