過硫酸鹽及其活化技術(shù)處理含氰污染土壤與有機(jī)廢水研究.pdf

1、近年來，隨著中國城市化進(jìn)程加快，“退二進(jìn)三”、“退城進(jìn)園”政策的進(jìn)一步實(shí)施，導(dǎo)致城市及其周邊地區(qū)出現(xiàn)大量污染場地，修復(fù)這些污染場地已成為環(huán)保工作者們的巨大挑戰(zhàn)。在目前的修復(fù)技術(shù)中，化學(xué)氧化技術(shù)以其高效、低選擇性等特點(diǎn)倍受關(guān)注，其中過硫酸鹽及其活化技術(shù)還因其利用率高、環(huán)境友好、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)贏得眾多研究者的青睞?；罨^硫酸鹽是基于過硫酸鹽生成硫酸根自由基（SO4-·）的技術(shù)，該技術(shù)以更強(qiáng)的氧化能力已成為最具潛力的高級氧化技術(shù)之一。據(jù)此，本

2、文利用過硫酸鹽及其活化技術(shù)修復(fù)污染場地兩類承載體中的污染物，即含氰污染土壤與有機(jī)廢水，同時重點(diǎn)研究其可行性、動力學(xué)特征、污染物降解、新型活化技術(shù)開發(fā)以及活化機(jī)理。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　?。?）過硫酸鹽處理含氰污染土壤的研究中，首先對該技術(shù)的可行性進(jìn)行研究，結(jié)果表明過硫酸鹽可明顯降低土壤中氰化物含量，并隨過硫酸鹽用量的增加而逐漸減少；通過對氰化物氧化產(chǎn)物定性分析及推斷可知，氧化產(chǎn)物為環(huán)境危害較小的 CO2與NH3，其具體的反應(yīng)

3、機(jī)理為：CN-+S2O82-+H2O→CO2+NH3+SO42-。綜合上述兩方面的結(jié)論可知過硫酸鹽氧化土壤氰化物是可行的，且具有潛在工程應(yīng)用價值。
　　（2）利用過硫酸鹽處理含氰污染土壤的研究探究了易釋放氰化物與總氰化物變化過程，結(jié)果表明土壤總氰化物隨過硫酸鹽用量增加而減小，而土壤易釋放態(tài)氰化物含量有所波動，但總體趨勢也隨過硫酸鹽用量的增加逐漸減??；土壤中各類氰化物氧化先后順序依次為自由氰化物、低穩(wěn)定氰化物、中等穩(wěn)定氰化物、穩(wěn)定氰

4、化物、高穩(wěn)定氰化物。氧化過程中穩(wěn)定氰化物向低穩(wěn)定氰化物的轉(zhuǎn)化最終導(dǎo)致了易釋放氰化物含量波動；反應(yīng)動力學(xué)研究結(jié)果表明過硫酸鹽氧化氰化物的反應(yīng)為一級動力學(xué)反應(yīng)，當(dāng)過硫酸鹽用量由0.290升至0.870 mmol時，其反應(yīng)速率常數(shù)可從3.4×10-4提高至24.5×10-4 min-1。
　?。?）研究對比了Fe2+活化、熱活化、Fe0活化、堿活化四種過硫酸鹽活化技術(shù)處理含氰污染土壤的效果，結(jié)果表明在一定活化條件范圍內(nèi)活化技術(shù)可明顯提高

5、含氰污染土壤處理效果，其中Fe2+活化與熱活化的提升效果較為明顯，與單一過硫酸鹽相比，氰化物的去除率可分別提高15.0％與13.8%。由于熱活化在低滲透性土壤中的應(yīng)用具有一定局限性，加之能耗較大，因此后續(xù)研究中選取Fe2+活化過硫酸鹽進(jìn)一步展開研究。
　　（4）綜合四種因素并采用正交試驗(yàn)方法探究了Fe2+活化過硫酸鹽處理含氰污染土壤的最佳工藝條件，結(jié)果表明這四種因素的主次順序依次為：過硫酸鹽用量、Fe2+用量、反應(yīng)時間以及搖床轉(zhuǎn)速

6、。針對5.0 g含氰污染土壤，最佳工藝條件為：1.160 mmol過硫酸鹽、0.014 mmol Fe2+、反應(yīng)時間為1 h、搖床轉(zhuǎn)速100 rpm。其次還對最佳工藝條件下Fe2+活化過硫酸鹽氧化土壤氰化物反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果表明Fe2+活化過硫酸鹽氧化土壤氰化物的反應(yīng)為一級動力學(xué)反應(yīng)，且處理效果明顯好于單一過硫酸鹽。
　　（5）鐵碳微電解活化過硫酸鹽處理羅丹明 B（RhB）廢水的研究中，首先對比了鐵碳微電解與過硫酸鹽聯(lián)合體系

7、（Ps-Fe/C）、鐵碳微電解體系（Fe/C）與過硫酸鹽體系（Ps）降解過程，結(jié)果表明Ps-Fe/C體系處理RhB廢水可行且高效，降解作用幾乎在5 min反應(yīng)完全，與此同時鐵碳微電解與過硫酸鹽之間表現(xiàn)出了明顯的協(xié)同作用。該協(xié)同作用的強(qiáng)氧化性與過硫酸鹽活化生成 SO4-·密切相關(guān)，可能的機(jī)理主要有Fe2+活化、Fe0活化、活性炭活化、酸活化、H2O2/Ps二元活化體系等。其次 Ps-Fe/C體系處理RhB廢水（100 mL0.2 mM R

8、hB）最佳工藝條件為：過硫酸鹽用量10 mM、鐵用量0.05 g、活性炭用量0.25 g。此外研究結(jié)果還表明鐵用量是控制RhB降解的關(guān)鍵控制因素，而活性炭則是控制溶液TOC去除率的關(guān)鍵控制因素。
　　本論文提出利用過硫酸鹽及活化技術(shù)處理含氰污染土壤的研究，不僅豐富了土壤氰化物處置技術(shù)，也為過硫酸鹽規(guī)模工程應(yīng)用提供一定的參考；同時鐵碳微電解活化過硫酸鹽不僅開發(fā)了一種新型過硫酸鹽活化方法，而且為工業(yè)水處理技術(shù)提供了新途徑。本論文的研究