改性菲顿试剂化学氧化修复石油污染土壤的实验研究

论文摘要

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/kg196g/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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 石油类污染物简介
• 1.1.1 石油烃的组成
• 1.1.2 石油的元素组成
• 1.2 石油污染的危害
• 1.2.1 土壤污染
• 1.2.2 水体污染
• 1.2.3 大气污染
• 1.3 石油污染土壤的原位修复技术及存在的问题
• 1.3.1 原位生物修复
• 1.3.2 原位物理化学修复
• 1.4 Fenton氧化法的研究现状
• 1.4.1 传统Fenton氧化法
• 1.4.2 改性Fenton氧化法
• 1.4.3 反应机理
• 1.4.4 Fenton氧化法的现场应用及发展趋势
• 1.4.5 存在问题
• 1.5 课题来源及研究方案
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究目标
• 1.5.3 研究方法
• 1.5.4 研究内容
• 1.5.5 分析方法
• 2 实验材料与分析方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验土样
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 实验仪器
• 2.1.4 实验药品
• 2.1.5 实验药剂的制备
• 2.2 实验分析方法
• 2.2.1 土壤中TPH的测定方法
• 2.2.2 土壤含水率和土壤有机质的测定（SOM）
• 2.2.3 土壤pH值的测定
• 2.2.4 总铁的测定
• 2.2.5 过氧化氢的测定
• 3 改性Fenton化学氧化不同石油污染强度土壤的研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 实验土样
• 3.1.2 实验装置
• 2O₂投加量的影响实验'>3.2 H₂O₂投加量的影响实验
• 3.2.1 实验设计
• 3.2.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验
• 3.2.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验
• 3.3 硫酸亚铁投加量的影响实验
• 3.3.1 实验设计
• 3.3.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验
• 3.3.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验
• 2O₂ 投加方式的影响实验'>3.4 H₂O₂投加方式的影响实验
• 3.4.1 实验设计
• 3.4.2 改性Fenton化学氧化石油中度污染土壤的实验
• 3.4.3 改性 Fenton化学氧化石油重度污染土壤的实验
• 3.5 小结
• 3.5.1 初步结论
• 3.5.2 存在问题
• 4 改性Fenton化学氧化石油污染土壤的优化实验研究
• 4.1 实验土样
• 2O₂ /Fe比例的影响实验'>4.2 不同H₂O₂/Fe比例的影响实验
• 4.2.1 实验设计
• 4.2.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律
• 4.2.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律
• 4.2.4 土壤pH的变化
• 2O₂的变化'>4.2.5 H₂O₂的变化
• 4.2.6 总铁的变化
• 2O₂ 投加次数的影响实验'>4.3 H₂O₂投加次数的影响实验
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律
• 4.3.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律
• 4.3.4 土壤pH的变化
• 2O₂的变化'>4.3.5 H₂O₂的变化
• 4.3.6 总铁的变化
• 4.4 pH的影响实验
• 4.4.1 实验设计
• 4.4.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律
• 4.4.3 土壤有机质（SOM）的氧化规律
• 4.4.4 土壤pH的变化
• 2O₂的变化'>4.4.5 H₂O₂的变化
• 4.4.6 总铁的变化
• 4.5 小结
• 4.5.1 初步结论
• 4.5.2 存在问题
• 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
• 5.1 实验设计
• 5.2 土壤石油烃（TPH）的氧化规律
• 5.3 总铁的变化
• 5.4 土壤pH的变化
• 5.5 小结
• 5.5.1 初步结论
• 5.5.2 存在问题
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 研究生期间发表的论文