[发明专利]一种修复受多氯联苯污染土壤的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种修复受多氯联苯污染土壤的装置及方法。

背景技术

据WHO统计报道，自上个世纪二十年代开始生产以来，至八十年代末，全世界生产了约2x10⁷t的工业多氯联苯，其中约31％已排放到环境中去。由于多氯联苯（PCBs）的理化性质稳定，具有持久性、抗生物降解性、脂肪溶性、半挥发性、远距离迁移性和明显的生物毒性等特性，对生物及人体健康造成极大威胁，造成了全球性的污染，是“关于持久性有机物的斯德哥尔摩公约（简称POPs公约）”规定消除的首批12种POPs之一。研究表明，PCBs的毒性主要表现为：影响皮肤、神经、肝脏，破坏钙的代谢，导致骨骼、牙齿的损害，并有慢性致癌和致遗传变异等的可能性。

PCBs自生产以来估计有一半以上已进入垃圾堆放场或填埋场，它们相当稳定，而且释放很慢，其余的大部分则通过下列途径进入环境：随工业废水进入河流和沿岸水体；从密封系统渗漏或在垃圾场堆放；焚化含PCBs的物质而释放到大气中。进入环境中的PCBs由于受气候、生物、水文、地质等因素的影响，在不同的环境介质间发生一系列的迁移转化，最终的储存场所主要是土壤，河流和河岸水体的底泥。另外，土壤本身对PCBs具有较高的吸附作用，致使我国PCBs的生产总量达万余吨，其在环境中的污染分布状况为：东部沿海地区及东北重工业区占PCBs总量的45.2%中部地区占35.7%，西部地区占19.1%。

到目前为止，国内外修复PCBs污染土壤的技术大致可以分为：物理修复、化学修复和生物修复。其中物理修复方法包括：封存法、原位玻化法、溶剂萃取法、稳定掩埋法等；化学修复方法包括：焚烧法、碱催化降解法、金属还原法、氢化法、硫化还原法、氧化降解法、电弧热解法、超声波辐射法等，生物修复方法包括好氧生物降解、厌氧生物降解（还原脱氯）、连续厌氧-好氧生物降解等。其中，物理修复从根本上不能解决PCBs在环境中的污染问题，只是根据土地的不同作用而进行的暂缓措施；化学修复周期短，效果明显，但所需成本较高，易造成二次污染，目前对于某些反应机理了解尚不明确，且有些方法不利于工业推广；研究表明生物修复是一个有潜力的方法，处理成本低，适用于大面积的土壤修复，但处理速率慢，周期长，且对土壤环境要求严格，只能降解低浓度污染的土壤。截止目前,还没有一种非常成熟的技术可用于多氯联苯的实际应用处理。

本发明采用的是新型的电芬顿和超声波联合处理污染土壤的技术。电芬顿法（Electro-Fenton Process）是电化学和芬顿试剂结合利用的新型方法，是一种原位修复技术，具有高级氧化的一般特点：节省药剂费用、氧化剂费用、有效降解有机物，可以大大提高反应速率，不会产生由Fe(OH)₃污泥形成的污染。电芬顿法实质是在电解过程中直接生成芬顿试剂，修复污染土壤的基本原理是：将电极插入受污染的土壤中，在电极上施加直流电后，两电极之间形成直流电场，通过电化学法产生Fe²⁺和H₂O₂，由于土壤颗粒表面具有双电层，并且土壤孔隙水中离子或颗粒物带有电荷，在电场条件下土壤孔隙中的水溶液产生电渗流同时带电离子进行电迁移，Fe²⁺与H₂O₂相互作用生成具有强氧化能力和高电负性或亲电子性（电子亲和能力569.3J）的羟基自由基（·OH），·OH可以氧化降解土壤中的有机污染物，使其最终矿化为CO₂、H₂O及无机盐类等小分子物质。

超声波氧化技术是声化学技术在有机污染物(尤其是难降解有机污染物)去除方面的具体应用，频率一般为20kHz至10MHz。利用超声波技术处理污染土壤的主要机理是利用超声波所产生的机械效应使吸附于土壤颗粒表面或者内部孔隙内的有机污染物解吸到水溶液中，然后，通过超声空化现象所产生的热效应和化学效应等过程有效降解或完全矿化土壤中有机污染物，使土壤中的有机污染物被氧化降解成简单的、环境友好的小分子脂肪酸类化合物或者二氧化碳和水。研究表明，超声波不仅能对土壤中污染物进行物理解吸，还能够促进水分子分解形成·OH和·H等强氧化性自由基。由此可见，超声波氧化技术可以促进电芬顿试剂的产生，进而提高修复效果。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种修复受多氯联苯污染土壤的装置及方法。