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改性菲顿试剂化学氧化修复石油污染土壤的实验研究

作　者: 郑洪贵
导　师: 徐金兰
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 改性Fenton试剂石油污染强度原位化学氧化石油污染土壤土壤有机质
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

改性Fenton（MF）化学氧化不需改变土壤pH值,可在中性条件下原位修复石油污染土壤,是最有前景的化学预氧化技术。然而,关于MF化学氧化不同石油污染强度土壤的报道很少,特别是总烃（TPH）污染强度大于100g/kg的重度污染几乎没有涉及。本文主要考察了MF氧化四种不同污染强度石油污染土壤的效果,分析了TPH和SOM的氧化特性,探明MF化学氧化适宜的石油污染土壤强度范围;并对MF氧化石油污染土壤的条件进行优化,探明适宜后续生物修复的MF条件,以期为石油污染土壤的现场修复提供理论依据。实验结果如下所示:1.改性Fenton化学氧化不同石油污染强度土壤的研究（1）土壤的石油污染强度对改性Fenton化学氧化效果有重要的影响,改性Fenton试剂对中度石油污染土壤的去除效果较重度污染土壤明显。（2）当亚铁浓度为5.8mmol/L、H₂O₂投加浓度为1100mmol/L时,中度污染土壤（15g/kg²8g/kg）中TPH的去除率为44.14%⁴5.77%;而重度污染土壤（98g/kg ¹96g/kg）中TPH的去除率仅为5.35%⁷.06%,表明MF化学氧化石油烃浓度为15g/kg²8g/kg的中度污染土壤是可行的。（3）与一次投加H₂O₂的方式比较,逐级分批投加氧化剂的方式可将四种土壤中TPH的氧化率提高近一倍,SOM去除率降低至少17%,是一种较好的投加方式。2.改性Fenton化学氧化石油污染土壤的优化实验研究（1）H₂O₂/Fe最佳摩尔浓度比为1100/5.8,此时其TPH氧化率为45.77%,SOM去除率为10.65%。在H₂O₂浓度相同的情况下,亚铁浓度为5.8mmol/L时的TPH氧化率大约为浓度为2.9mmol/L时的两倍;氧化剂最佳投加次数为3,TPH浓度从26540mg/kg降至12812mg/kg,TPH氧化率高达51.73%,SOM氧化率较低,仅为6.62%。氧化剂的量固定时,SOM去除率和TPH去除率变化趋势完全相反,土壤中SOM与TPH是竞争关系。（2）实验发现pH为8.5的处理效果明显要优于pH为3.5的效果,TPH氧化率要高10到20个百分点,表明中性pH条件下土壤中石油烃更易于被MF试剂氧化。3.改性Fenton化学氧化与生物修复联合处理石油污染土壤的实验研究在上述最优MF氧化条件下对石油污染土壤进行预氧化后,分别在接种和不接种条件下进行生物修复实验,结果发现两组的TPH去除率分别为47.72%和54.64%相差不大,远大于未预氧化土壤的生物修复率24.62%,所以MF试剂化学氧化不仅不会降低土壤中微生物的活性,而且可以提高后续生物修复的效率。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 石油类污染物简介  11
    1.1.1 石油烃的组成  11
    1.1.2 石油的元素组成  11
  1.2 石油污染的危害  11-12
    1.2.1 土壤污染  11-12
    1.2.2 水体污染  12
    1.2.3 大气污染  12
  1.3 石油污染土壤的原位修复技术及存在的问题  12-14
    1.3.1 原位生物修复  12-13
    1.3.2 原位物理化学修复  13-14
  1.4 Fenton氧化法的研究现状  14-18
    1.4.1 传统Fenton氧化法  14-15
    1.4.2 改性Fenton氧化法  15
    1.4.3 反应机理  15-17
    1.4.4 Fenton氧化法的现场应用及发展趋势  17-18
    1.4.5 存在问题  18
  1.5 课题来源及研究方案  18-20
    1.5.1 课题来源  18-19
    1.5.2 研究目标  19
    1.5.3 研究方法  19
    1.5.4 研究内容  19
    1.5.5 分析方法  19-20
2 实验材料与分析方法  20-26
  2.1 实验材料  20-24
    2.1.1 实验土样  20
    2.1.2 实验装置  20-21
    2.1.3 实验仪器  21-22
    2.1.4 实验药品  22
    2.1.5 实验药剂的制备  22-24
  2.2 实验分析方法  24-26
    2.2.1 土壤中TPH的测定方法  24
    2.2.2 土壤含水率和土壤有机质的测定（SOM）  24
    2.2.3 土壤pH值的测定  24
    2.2.4 总铁的测定  24-25
    2.2.5 过氧化氢的测定  25-26
3 改性Fenton化学氧化不同石油污染强度土壤的研究  26-49
  3.1 实验材料  26
    3.1.1 实验土样  26
    3.1.2 实验装置  26
  3.2 H_2O_2投加量的影响实验  26-35
    3.2.1 实验设计  27
    3.2.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验  27-32
    3.2.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验  32-35
  3.3 硫酸亚铁投加量的影响实验  35-41
    3.3.1 实验设计  35
    3.3.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验  35-38
    3.3.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验  38-41
  3.4 H_2O_2 投加方式的影响实验  41-47
    3.4.1 实验设计  41
    3.4.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验  41-44
    3.4.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验  44-47
  3.5 小结  47-49
    3.5.1 初步结论  47-48
    3.5.2 存在问题  48-49
4 改性Fenton化学氧化石油污染土壤的优化实验研究  49-66
  4.1 实验土样  49
  4.2 不同H_2O_2 /Fe比例的影响实验  49-55
    4.2.1 实验设计  49-50
    4.2.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律  50-52
    4.2.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律  52-54
    4.2.4 土壤pH的变化  54
    4.2.5 H_2O_2的变化  54-55
    4.2.6 总铁的变化  55
  4.3 H_2O_2 投加次数的影响实验  55-59
    4.3.1 实验设计  55-56
    4.3.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律  56-57
    4.3.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律  57-58
    4.3.4 土壤pH的变化  58
    4.3.5 H_2O_2的变化  58-59
    4.3.6 总铁的变化  59
  4.4 pH的影响实验  59-64
    4.4.1 实验设计  60
    4.4.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律  60-61
    4.4.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律  61-62
    4.4.4 土壤pH的变化  62-63
    4.4.5 H_2O_2的变化  63
    4.4.6 总铁的变化  63-64
  4.5 小结  64-66
    4.5.1 初步结论  64
    4.5.2 存在问题  64-66
5 改性Fenton化学氧化与生物修复联合处理石油污染土壤的研究  66-70
  5.1 实验设计  66
  5.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律  66-68
  5.3 总铁的变化  68
  5.4 土壤pH的变化  68-69
  5.5 小结  69-70
    5.5.1 初步结论  69
    5.5.2 存在问题  69-70
6 结论与建议  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 建议  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
附录研究生期间发表的论文  77

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