[发明专利]一种零价金属铁、镁混合粉末对土壤中多氯联苯的降解方法

说明书

一、技术领域

本发明利用双金属混合粉末，借助微原电池原理降解土壤中的多氯联苯，属于多氯联苯污染土壤的修复及环境治理领域。

二、背景技术

多氯联苯(polychlorinated biphenyls，PCBs)是目前国际上关注的12种持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)中最具有代表性的一类，也被称为二噁英(dioxins)类似化合物。多氯联苯的半挥发性、远距离迁移性以及生物蓄积性使其在环境样品中广泛分布，其表现出的生物毒性使得多氯联苯污染问题成为当今的热点环境问题之一。鉴于此，对各环境介质中多氯联苯污染的处理方法研究涉及物理、化学、生物等各个领域。物理方法的不彻底性以及生物方法的时效性使化学方法成为解决多氯联苯污染的主要研究方向，其中，金属对土壤中多氯联苯的降解研究也已取得一定的进展。

Gillham(Ground water，1994，3(7)，958-967)在1994年提出了零价铁还原脱氯技术。鉴于金属铁在常温下反应速率缓慢，Grittini(Environmental Science and Technology，1995，29(11)，2898-2900)在1995年的研究首次证实了零价铁在常温常压下很难与多氯联苯发生还原脱氯反应，但是当加入金属钯，组成Pd/Fe双金属组合后，各种多氯联苯的同系物在5～10min内都发生了还原脱氯，经检测反应产物为联苯和氯离子，降解效果得到明显改善。

此后，国内外在二元金属体系降解多氯联苯等有机物方面做的研究工作还是比较多的。Wang & Zhang(Environmental Science and Technology，1997，31(7)，2154-2156)的研究证明纳米级Pd/Fe双金属粒子也比纯铁更活泼，更能快速降解多氯联苯；Korte等(WasteManagement，2002，22(3)，343-349)利用钯铁双金属逐步对从污染土壤中萃取的PCBs污染物脱氯，同时研究了萃取溶剂的浓度对脱氯反应的影响；Engelmann等(MicrochemicalJournal，2003，74，19-25)在采用双金属系统(Fe/Pd和Mg/Pd)同时降解PCBs和DDT的实验过程中，发现通过添加一定量有机溶剂丙酮能保持PCB和DDT的溶解，可对金属的腐蚀起一定的缓和作用，确定丙酮和水的最佳比例为60/40(体积比)；日本的Yoshiharu Mitoma(Chemosphere，2009，74，968-973)则利用Ca/Rh双金属体系对土壤中的多氯联苯进行脱氯降解，实验结果表明该方法能将土壤中多氯联苯的浓度由1300×10^-3mg kg^-1降至0.62×10^-3mgkg^-1，脱氯效率高达99.95％，且反应条件温和(0.15-0.26MPa，室温)。

目前，虽然有关于零价铁和双金属体系对于环境中多氯联苯的研究比较广泛，作为原料的零价金属如铁等廉价易得，操作简便，实用性较强，但仍存在一些问题，如：对土壤中多氯联苯的降解研究还不充分，机理不够明确；在各介质中PCBs完全脱氯所需的反应时间是否大于零价铁的使用寿命；作为催化剂的金属，如钯元素等价格昂贵，使得适应范围大大缩减等。因此，开发一种利用常见的普通金属、对环境不造成二次污染的降解PCBs技术方法具有重要的应用价值。

三、发明内容

1、发明目的：

本发明提供了一种降解土壤中多氯联苯的新方法，其目的在于改进利用金属修复土壤多氯联苯污染的方法，解决传统金属修复法中操作条件复杂、成本高的问题，实现污染土壤的大面积原位修复。

2、技术方案：

(1)混合金属粉末的制备：将金属铁粉和镁粉混合均匀，其摩尔比例为Fe∶Mg＝0.4～0.8，研磨至100目以上，制得混合金属粉；

(2)金属铁、镁混合粉末添加量(wt)与受多氯联苯污染的土壤样品量(wt)的比例为1∶200～1∶500；

(3)将金属铁、镁混合粉末加入受多氯联苯污染的土壤样品中混合均匀，在室温条件下用质量分数为0～10％的NH₄Cl或NH₄NO₃溶液调节土壤湿度，静置反应1h以上；

(4)阳光或其他光源直射有利于促进多氯联苯的降解。

3、优点及效果：