[发明专利]一种诱导有机物污染土壤热脱附催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种诱导有机物污染土壤热脱附催化剂及其制备方法，以四氧化三铁和氯化铁的胶体混合物为热脱附催化活性组分，以四氯化碳为溶剂。以溶剂质量为基准，催化活性组分的质量百分含量为0.1％～15％。将氨水逐滴加入氯化铁水溶液中，油浴反应后生成四氧化三铁胶体溶液，然后将氯化铁与得到的四氧化三铁胶体溶液加入四氯化碳中，不断油浴搅拌并蒸发溶剂水制得以四氯化碳为溶剂的催化剂。该催化剂环境友好，能够诱导土壤中有机物的热脱附，在130℃时氯苯、邻二甲苯和苯并[A]蒽即可实现100％脱附，大幅降低热脱附能耗。同时，四氯化碳和四氧化三铁可回收利用，而吸附微量氯化铁的土壤能够提高植物的光合作用。

技术领域

本发明涉及一种诱导有机物污染土壤热脱附催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和土壤修复领域。

背景技术

随着经济和城镇建设的快速发展以及国家相关政策的颁布，许多城市对产业结构和城市规划做了调整，关闭和搬迁了许多化工企业，从而遗留下大量的有机污染场地。这些有机物不仅直接对土壤动植物、微生物及生态系统造成巨大危害，并可通过蒸汽吸入、皮肤接触等方式进入人体，对人体产生巨大危害。有机无污染场地土壤的修复治理工作已经成为国家不可避免、关系民生的重大问题，其治理和修复需求具有重大的社会价值和经济价值。

针对有机污染场地的各类修复技术、装备研究在近年广泛开展，相关研究成果也已应用于污染场地修复中。热脱附修复技术以其处理效率高、修复周期短、适用范围广等优点，被广泛应用于处理含挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物等场地。热脱附可处理的污染物包括硝基苯、多溴联苯醚、氯苯、汞、多氯联苯及多环芳烃等。然而，污染土壤域中污染物分布不均，且污染物往往具有较高的沸点，处理过程中需要消耗大量的热能。根据实际工程的初步统计，燃料成本占运行成本的60％。污染土壤含水率对能耗的影响尤为显著。根据研究，在土壤有机质含量10g/kg、比热容为0.58kJ/(kg·℃)、加热温度343℃、热脱附尾气温度178℃等恒定的条件下，当土壤含水率在10～15％时，加热土壤消耗的热量基本与蒸发水分的能耗相当，而含水率高于15％时，蒸发水分的能耗超过了加热土壤消耗的能量。另外，专利CN103658165A也指出，修复过程产生的高温尾气是热脱附系统中热能损失的主要部分，对于传统的回转窑加热系统，土壤处理量为25m³/h时，高温烟气散发的热量损失为30～60％。而高温烟气在带来热量流失的同时，也会产生尾气处理困难的问题，导致尾气处理成本增加。因此，如何通过优化热脱附系统，对于减少热量流失，降低污染土壤处置成本，具有重要工程意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有土壤热脱附的现状及存在问题，而提出了一种诱导有机物污染土壤热脱附催化剂，本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法，本发明的第三个目的是提供上述采用催化剂对有机污染物进行热脱附的方法。

一种诱导有机物污染土壤热脱附催化剂，该催化剂以四氧化三铁和氯化铁的胶体混合物为热脱附催化活性组分，以四氯化碳为溶剂；以溶剂质量为基准，催化活性组分的质量百分含量为0.1％～15％。

本发明技术方案中：活性组分中四氧化三铁和氯化铁的质量比为1：(0.1～10)。

在一些优选的技术方案中：催化活性组分的质量百分含量为0.1％～3％，活性组分中四氧化三铁和氯化铁的质量比为1：(0.1～3)。

一种上述的催化剂的制备方法，该催化剂的制备方法如下：

(1)活性组分胶体溶液的制备

将氯化铁溶液在温度为80～100℃的条件下进行搅拌，通入氮气除去溶液中的氧气，然后缓慢加入氨水，反应2～6h后得到四氧化三铁胶体溶液；

(2)催化剂的制备

将氯化铁与步骤(1)制得的四氧化三铁胶体溶液加入四氯化碳中，蒸发四氧化三铁胶体溶液里的溶剂制得以四氯化碳为溶剂的催化剂；