[发明专利]一种石油烃污染清除组合物及其应用

说明书

本发明提供了一种石油烃污染清除组合物及其应用。所述组合物包括独立分装的过硫酸盐和铜纳米颗粒(CuNPs)胶体溶液。采用DNA模板制备的铜纳米颗粒，粒径在23±8nm，其制备方法简便、快速。过硫酸盐与DNA‑CuNPs胶体溶液的质量浓度比为0.1g/L：(10‑20)当量。本发明所提出的一种新型过硫酸盐氧化体系，可在温和的室温条件下，即可实现石油烃中难降解污染物组分多环芳烃芘的高效降解。中性偏碱性的pH范围几乎不产生化学污泥，一定程度上解决了传统均相催化体系中铁泥难于处理及大量使用导致二次污染的问题。

技术领域

本发明涉及石油污染物的处理领域，具体的说，本发明涉及一种石油烃污染清除组合物及其应用。

背景技术

石油烃会污染破坏土壤结构和功能，是地表水和地下水的长期污染源，其还可能挥发后进入大气中，对人体健康造成危害。目前，石油烃污染修复技术按修复原理可分为：物理修复、化学修复、生物修复、联合修复。相比较于其他几种修复方式，化学氧化具有处理效率高、广谱性强的突出特点，且在对于微生物难降解有机污染物多环芳烃方面具有更为稳定、有效的使用效果。常用化学氧化修复药剂包括过氧化氢、芬顿试剂、臭氧、高锰酸钾和过硫酸盐等。由于过氧化氢分解速度快、在土体中存留时间短，芬顿系统反应需要强酸性条件，臭氧存在气相传质问题，高锰酸钾反应产生沉淀可能导致土壤渗透性下降，因而过硫酸盐反应体系成为目前石油烃化学修复技术发展热点方向之一。

过硫酸盐电离产生过硫酸根离子(S₂O₈^2-)，其分子中含有过氧基(-O-O-)，具有较高的氧化能力，且硫酸根自由基在溶液中的pH适应范围较为广泛，可以快速降解大多数有机污染物，将其降解化为二氧化碳和无机酸。普遍认为，过硫酸盐是一种快速、有效的石油烃污染化学修复技术，但活化条件的选择及其高效安全应用是修复是否成功的关键。

常见的过硫酸盐活化方式包括热活化、金属离子活化、碱活化、过氧化氢活化等。目前，各种方式活化的过硫酸盐作用方式及其机理虽均有差异，但大多数都是以Fe、Cu、Co、Mn等第ⅧB族过渡金属离子为主的均相类催化反应体系为主。均相催化反应体系，往往存在以下不足：1)金属离子的大量使用，会产生大量化学污泥，易造成二次污染。例如，常见的金属离子活化剂Fe²⁺易被氧化，生成棕红色Fe(OH)₃沉淀，难以直接从介质中去除和回收；2)过渡金属离子Co²⁺、Mn²⁺等有一定的生物毒性，在场地修复中存在一定局限性，不宜用于土壤及水体的大范围治理；3)热活化虽有效，但在高温下由于产生的硫酸根自由基速度很快，彼此之间会发生淬灭，制约了自由基与污染物的接触效能并发生氧化的过程，而且热活化往往需要大量的能耗，对于较大范围的场地修复很难达到良好的处理效果；4)过氧化氢活化，同样存在氧化反应速率难以有效控制的问题，从而降低了过硫酸盐的利用率，且过氧化氢安全运输与贮藏存在高风险。

针对以上瓶颈，为防止铁污泥的生成和减少亚铁盐的投加量，许多学者利用基于固-液作用及离子溶度积原理的固体试剂，如天然存在中的铁氧化物，如针铁矿(α-FeOOH)、磁铁矿(Fe₃O₄)等，开发出了基于硫酸根自由基的非均相催化氧化技术。随着环境分子科学、纳米材料科学研究发展，近年来，纳米零价铁、纳米Fe₃O₄等经表面修饰、聚合物包覆、固体负载等制备的金属纳米颗粒，被开发成一类环境适用性更强、催化效率更高的非均相纳米催化剂，而受到研究者们青睐。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种石油烃污染清除组合物；

针对目前石油烃污染场地采用化学修复技术策略中所普遍采用的过硫酸盐氧化体系，存在含铁污泥多，缺乏高效非均相催化剂的技术难题，本发明提供了一种在室温环境下以DNA-CuNPs作为非均相催化剂强化过硫酸盐氧化剂，去除环境中难降解石油污染物组分多环芳烃的新方法。与传统均相活化方式相比，本发明提出的非均相催化体系在石油烃污染控制与修复方面具有更良好的适用性与应用性。