等离子体「技术交流」农药生产场地污染土壤的化学氧化修复技术研究进展( 二 ) 电化学|环保

1 常用化学氧化修复技术
1.1 芬顿(Fenton)氧化技术 1.1.1 反应机制
19世纪末期，化学家Fenton首次发现过氧化氢(H2O2)与Fe组成的混合溶液可以迅速氧化有机物，并将这种体系称为标准芬顿试剂[6
。其中Fe2+主要作为催化剂，催化H2O2产生大量具有很强氧化能力和电子亲和力的羟基自由基(·OH) ，其可通过加成反应和脱氢反应矿化水体、土壤等多种介质中的有机污染物。
该反应限速步骤主要在Fe3+向Fe2+的还原过程，而投入过多的Fe2+也会消耗H2O2 ，耗酸量巨大，成本高，易破坏土壤生态系统。因此，在实际工程应用中，要重点关注各原料配比，设计低成本、高效率的处理方案。
1.1.2 可处理的污染物种类
与其他高级氧化技术(AOPs)相比，芬顿反应操作简便，设备简单，可以非靶向性高效处理难降解有机污染物，广受国内外学者及场地修复工程设计人员青睐。根据污染场地情况不同，既可以采用原位修复，也可以采用异位修复。
芬顿氧化技术对典型污染物，如苯系物(包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯，统称BTEX)、氯代苯和对硝基苯等小分子溶剂类有机污染物以及卤代持久性有机污染物(六六六、滴滴涕等)、有机磷农药(辛硫磷等)等代表性农药、四环素等医用药物和染料，都具有优异处理效果。 KANG等[7
在中性条件下采用H2O2氧化去除土壤中BTEX ，发现3 h后去除率达到97%；QUIROGA等[8
采用传统芬顿工艺处理多氯联苯(PCBs) ，结果表明72 h后原始PCB结构去除率和脱氯率分别为98%和82%；SOUZA等[9
分别采用Fe3+/H2O2和单独H2O2体系修复苯、甲苯和二甲苯(BTX)污染土壤，发现60 min后BTX去除率大于70% 。
除此之外，基于环境友好理念，目前一些研究通过废弃物资源化利用合成芬顿反应原料，进而节约成本，并促进氧化反应进行。 CHENG等[10
将钢转炉渣(SCS)作为Fe的供给原料，研究结果表明SCS最佳添加量和H2O2最优浓度分别为80 g·kg-1和3.27 mol·L-1 ，采用3次分批添加w=10%的H2O2的分级改性芬顿氧化方法可以使污染土壤中阿特拉津去除率达到93.7% ，土壤温度维持在50 ℃以内，既稳定了土壤理化特性，又实现了较好的处理效果。同时，在新兴研究体系中，过氧化钙(CaO2)被用作固体H2O2的潜力来源，即不直接使用H2O2 ，而是通过间接方法生成H2O2 。与传统芬顿技术相比，该方法可以在较长时间内保持氧化能力。 XUE等[11
研究构建CaO2/Fe2+体系，结果表明苯在10 min内即可完成降解，同时观测到苯醌和邻苯二酚的中间产物生成。在新型纳米材料领域， CHENG等[12
通过对二维材料MXene的改性，制备了钛基类芬顿纳米材料，该材料在水相中有极好的分散性能，十分有利于实现材料在土壤中的传质性。同时运用该材料对30×10-6 mol·L-1染料进行降解， 10 min后去除率可达到90%以上，该类纳米材料有望应用于农药污染土壤治理。
1.1.3 可采用的辅助手段
在传统芬顿技术的基础上，通过组合、优化多种工艺以及耦合反应条件可进一步提升污染物降解效率，提高H2O2利用率，其主要包括光-芬顿法[8
、电-芬顿法[13
、超声波-芬顿法[14
、微波-芬顿法[6
。
(1)光-芬顿法。光-芬顿法将光照引入传统芬顿体系中。该方法原理是在光照条件下H2O2产生具有强氧化性的·OH ，同时，亚铁离子(Fe2+)可部分转化成铁离子(Fe3+) ，并进一步水解生成羟基化Fe(OH)2+ 。在光照作用下， Fe(OH)2+又可以转化成Fe2+ ，同时生成·OH 。因此，光的引入不仅可以激发化学反应生成更多·OH ，还能提高Fe2+循环效率，从而提高有机污染物降解效率。 QUIROGA等[8
使用光-芬顿法处理污染土壤中淋洗出的多氯联苯，在中心波长为254 nm的光照下反应30 min ，多氯联苯去除率可以接近100% 。
(2)电-芬顿法。电-芬顿法利用电化学方法制备Fe2+和H2O2 ，两者进一步生成·OH ，进而矿化有机污染物。与传统芬顿技术相比，电-芬顿法不需要或只需要投加少量化学品，可以大幅度降低处理成本；处理过程不会产生二次污染，具环境友好性；占地面积小，设备相对简单，易于实现自动控制。
(3)超声波-芬顿法。超声波-芬顿法是在高频声波协同作用下，使水分子和溶解在水中的O2分子化学键打开进而发生裂解，生成大量·OH和过氧化羟基自由基(·OOH)等高活性自由基团，从而提高有机污染物矿化效率。超声降解条件较其他辅助手段温和，可以单独或与其他技术联合使用。
(4)微波-芬顿法。微波-芬顿法主要通过微波辅助手段降低反应物活化能，使有机污染物降解。微波-芬顿法处理方式主要有2种：(1)直接法，直接用微波辐射含有有机污染物的介质；(2)间接法，先用活性炭等吸附剂对有机污染物进行富集，然后将其置于微波场中辐射，使其降解。

等离子体「技术交流」农药生产场地污染土壤的化学氧化修复技术研究进展( 二 )

推荐阅读

如何找寻自我

缝纫机调线器怎么安装平车方法如何

强组词强字组词

火笋鸡翅的做法（增肥食谱）

闺女生日快乐祝福语朋友圈

LV请来潮牌设计师做艺术总监，看中的是啥

老虎豆怎么做好吃老虎豆图片怎样弄来吃

暖气有流水声是什么原因

皮球是什么体

手机怎样开通QQ空间

男生发mua说明 mua是什么意思

手指盖凹陷怎么回事

对自己的生活失去掌控咋调整

小米10s怎么没有月亮模式

我想找个偏僻的地方搞养殖！有没有推荐的地方？

南京养老金认证上门服务怎么申请南京市养老金认证

如何评价猪场阉割猪？

最后一个字是豹的成语

泰山散酒怎么样

猫发情的声音(猫发情的叫声)

等离子体 「技术交流」农药生产场地污染土壤的化学氧化修复技术研究进展( 二 )

推荐阅读

等离子体「技术交流」农药生产场地污染土壤的化学氧化修复技术研究进展( 二 )