專利名稱：超聲波修復ddt污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對受有機物污染土壤的修復方法，特別涉及受滴滴涕(DDT, 別名為2, 2-雙(4-氯苯基)-1,1， l-三氯乙烷)等有機氯農(nóng)藥污染土壤的修復。
背景技術(shù)：
DDT是首批列入《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》中的12種持 久性有機污染物(Persistent Organic Pollutants ,簡稱POPs)之一。作為POPs 的一大類別，有機氯農(nóng)藥是人們主動投放于環(huán)境中的使用量大、毒性強和污染廣 泛的一類化學污染物。DDT作為有機氯農(nóng)藥的典型代表，我國在20世紀60-80 年代曾大量生產(chǎn)和使用，累計用量約40多萬噸，占國際用量的20%。 DDT的持 久性和生物蓄積性決定了其對人體健康及生態(tài)環(huán)境具有極大危害。研究表明，DDT 具有神經(jīng)毒性、肝臟毒性和生殖發(fā)育毒性，可以影響生物體的內(nèi)分泌功能，具有典 型的三致毒性。
由于DDT的使用受到控制，我國土壤中DDT殘留量已有明顯下降,但一些地區(qū) 殘留量仍處于較高水平。在對寧波市不同農(nóng)田土壤DDT殘留量檢測中發(fā)現(xiàn)果園和 旱糧地土壤中一次性DDT最高含量為5.64 mg/ kg和3. 37 mg/ kg ,超過國家土壤 環(huán)境質(zhì)量三級標準的4. 64倍和2. 37倍。
DDT污染土壤的修復技術(shù)主要包括物理法、化學還原脫氯法、化學氧化法、 機械化學法、生物法等。物理修復技術(shù)易造成二次污染；化學修復技術(shù)往往涉及 到需要昂貴的經(jīng)濟^，而在具體應用時受到了一定的局限；生物修復技術(shù)時間 較長;M化學技術(shù)為修復有機氯農(nóng)藥污染土壤提供一種新途徑與新方法。但DDT 環(huán)境修復技術(shù)多數(shù)沒有達到成熟的地步，成功應用于工程實踐的技術(shù)比較少。如 何研發(fā)新的處理效率高、可操作性強、安全性高的技術(shù),將成為今后研究的重點
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的土壤修復技術(shù)中存在的高二次污染風險、運行成本偏高及處 理周期較長的缺點，本發(fā)明提供了一種超聲波修復DDT污染土壤的方法，具有二 次污染風險小、高效^^及可操作性強的優(yōu)點。
一種超聲波修復DDT污染土壤的方法，是將含水量為15% ~ 95%、 DDT濃度為 100 - 100000 n g/kg的有機污染土壤漿體在超聲波輻照條件下進行處理；超聲頻 率為20kHz ~ 500kHz，超聲功率為50W-2. 0kw;超聲輻照時間為lmin ~ 2h。
所ii^聲輻照時間在1-30min內(nèi)DDT去除效率高。
所述含水量為優(yōu)選40%wt~95%wt，處理效果較好，含水量太低，處理效果 不明顯；有機污染土壤漿體的含水量大于60%wt時DDT去除效果明顯。
所述的超聲波修復DDT污染土壤的方法，其超聲波可以由探頭式設(shè)備或者槽 式設(shè)備產(chǎn)生。
所述的超聲波修復DDT污染土壤的方法，修復方法可實現(xiàn)現(xiàn)場修復。 所述的DDT污染土壤在超聲處理之前，需要進行^l攪拌以得到均勻的土壤
漿體，土壤漿體經(jīng)由泵連續(xù)輸送至超聲反應裝置，并依次流經(jīng)超聲反應中心區(qū)域。
超聲反應裝置外套有冷凝裝置。
本發(fā)明的有益效果為
1. 采用本發(fā)明的方法，土壤中DDT等有機氯農(nóng)藥污染物去除速率快、礦化率 高。因為超聲波在土漿體系中具有超聲空化與擾動效應，土壤顆?？纱龠M空化泡 在其表面形成，土壤顆粒表面的有機質(zhì)能吸附DDT，空化泡的崩潰產(chǎn)生的高溫高 壓環(huán)境可實現(xiàn)土壤中DDT的高效去除。所以利用超聲波的空化與擾動效應可以快 速去除土壤中的DDT等有機氯農(nóng)藥污染物。
2. 無需向土壤中加入修復試劑，二次污染風險小，綠色環(huán)保，投資與運行成 本低。本發(fā)明直接使用超聲波空化與擾動效應對土壤中的DDT進行處理，所以無 需像化學氧化修復法中一樣另外加入試劑而對環(huán)境造成污染，更環(huán)保，成本更低。
3. 超聲修復DDT污染土壤易于現(xiàn)場操作。對DDT污染土壤，可以使用圖2 與管式超聲反應裝置，在污染現(xiàn)場直接對DDT污染泥漿進行連續(xù)處理，該技術(shù)特 別適用于土壤點源污染或重污染區(qū)域，同時對土壤中其他含氯有機污染物的超聲 去除具有借鑒意義。本發(fā)明經(jīng)現(xiàn)場實驗，選取了合理的工藝條件，處理效果明顯。經(jīng)實驗確定超 聲輻照時間在l-30min內(nèi)DDT去除效率高，理時間與DDT去除率的關(guān)系曲線如圖 l所示。含水量為優(yōu)選4(Wwt-95y。wt,處理效果較好；含水量太低，處理較慢， 處理效果不理想。
超聲是指頻率高于20kHz的聲波，超聲作用于液體時會產(chǎn)生空化效應及機械 擾動效應。液體中顆粒的阻礙效應使超聲波在漿體中傳輸時存在超聲強度的衰 減。同時，固體顆粒在溶液中可促使空化泡在其表面形成，空化泡崩潰瞬間產(chǎn)生 局部5000K高溫與1000atm高壓，形成的大量微反應環(huán)境可以實現(xiàn)固體顆粒表面 有機污染物的快速礦化。土壤顆粒主要由礦物質(zhì)與有機質(zhì)組成，土壤礦物質(zhì)表面 的有機質(zhì)能富集土壤中的有機污染物，超聲輻照在顆粒表面的空化作用可望實現(xiàn) 土壤中有機污染物的高效去除。因此，申請人首次將超聲輻照技術(shù)應用于有機污 染土壤的修復，并對實際土壤樣品中DDT有機污染物的超聲去除進行研究，也取 得理想的修復效果。


圖1為本發(fā)明處理時間與DDT去除率的關(guān)系曲線。 圖2為超聲反應裝置示意圖。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1:
供試土壤有機質(zhì)含量為17.87 g/kg土壤；土壤中Fe203、 Mn02、 Ti02的短 分別為55.15 g/kg， 1. 34 g/kg， 15. 21 g/kg 土壤；修復之前土壤中DDT濃度為 1 mg/kg 土壤；土壤濕度為60%;每次處理土漿體積為150mL,超聲輻照頻率為 20kHz;超聲輥照功率為300W;超聲輻照時間為15min;超聲波發(fā)射采用探頭式 設(shè)備(如圖2)。修復后土壤中的DDT含量為285 u g/kg 土壤，DDT去除率為 71. 5%。
實施例2:
與實施例1基^目同，但所用土壤有機質(zhì)含量為11.24 g/kg土i裏，F(xiàn)eA、Mn02、 Ti02的含量分別為49. 62 g/kg， 0. 95 g/kg， 9. 36 g/kg 土壤。DDT超聲去 除率為73. 9%。
實施例3:
實施例1中，其它條件不變，修復之前土壤中DDT濃度為0. 5 mg/kg 土壤時， DDT去除率為72. 3 %;修復之前土壤中DDT濃度為5 mg/kg 土壤時，DDT去除率 為68.1%。
實施例4:
實施例l中，其它條件不變，土壤濕度改為35%, DDT去除率為32. 8%; 土 壤濕度改為80%, DDT去除率為75. 2%?？梢姡寥蕾|(zhì)量濃度是影響超聲修復DDT 污染土i裏的重要因素。土壤濕度較低時，由于高濃度土壤顆粒的阻礙效應使得超 聲強度降低顯著。
實施例5:
實施例1中，其它條件不變，超聲輻照時間為5 min時，土壤中DDT的去除 率為52. 9%;超聲輻照時間為30min時，土壤中DDT的去除率為78. 3%;超聲輻 照時間為45min時，土壤中DDT的去除率為79.1%。超聲輻照時間越長，DDT去 除效果越好，但超聲30min后降解率增長趨于平緩，所以一般情況下處理30分 鐘即可。
實施例6:
實施例1中，其它條件不變，超聲功率為150W時，土壤中DDT的去除率為 31.1%;超聲功率為1000W時，土壤中DDT的去除率為91. 2%;超聲功率為2000W 時，土壤中DDT的去除率為98. 5%?？梢钥闯觯晱姸蕊@著影響土壤中DDT的 去除效果。超聲功率越高，DDT去除效果越高。
實施例7:
實施例1中，其它條件不變，超聲頻率提高到47kHz時，土壤中DDT的去除 率為73. 4%;超聲頻率提高到100kHz時，土壤中DDT的去除率為77. 9%。升高超聲頻率有利于土壤中DDT的去除。 實施例8:
一種超聲波修復DDT污染土壤的方法，是將濕度為15%~95%、 DDT濃度為 100 ~ 100000 n g/kg的有機污染土壤漿體在超聲波輻照條件下進行處理；超聲頻 率為20kHz- 500kHz,超聲功率為50W~ 2. 0kw;超聲輻照時間為lmin ~ 2h。
其中土壤的濕度可以是15 % ~ 95 %間的任一數(shù)值，比如15 % 、 22 % 、 34 % 、 65%、 95%等；ddt濃度也是100- 100000 m g/kg之間的任一數(shù)值，比如100p g/kg、 300 pg/kg、 10000 jug/kg、 50000 jn g/kg、 100000 p g/kg;超聲頻率可以 是20kHz、 41kHz、 100kHz、 500kHz;超聲功率可以是50w、 100w、 650w、 1100 w、 1650w、 2000w等；超聲輻照時間為lmin、 5min、 38min、 64min、 120min 等。
實施例9:
實施例l中，超聲波發(fā)射采用探頭式設(shè)備，DDT在超聲輻照中心區(qū)域的去除 率最高。土壤中DDT在超聲輻照中心區(qū)域的去除率與探頭直徑有關(guān)，直徑大，DDT 去除率相對降低。
實施例10:
實施例1中，其它條件不變，超聲波亦可采用槽式設(shè)備產(chǎn)生，但DDT去除效 絲對較低。
權(quán)利要求
1.一種超聲波修復DDT污染土壤的方法，其特征在于，將含水量為15％wt～95％wt、DDT濃度為100～100000μg/kg的有機污染土壤漿體在超聲波輻照條件下進行處理；超聲頻率為20kHz～500kHz，超聲功率為50W～2.0kw；超聲輻照時間為1min～2h。
2. 如權(quán)利要求1所述的超聲波修復DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述含 水量為40%wt ~ 95%wt;所ii^聲輻照時間在l-30min內(nèi)DDT去除效率高。
3. 如權(quán)利要求1所述的超聲波修復DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述的 超聲波由探頭式設(shè)備或者槽式設(shè)備產(chǎn)生。
4. 如權(quán)利要求1所迷的超聲波修復DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述的 有機污染土壤漿體是通過將受DDT污染的土壤與水混合，經(jīng)過^攪拌制得 均勻的泥漿。
5. 如權(quán)利要求1所述的超聲波修復DDT污染土壤的方法，其特征在于，所述有 機污染土壤漿體采用泵連續(xù)均勻輸送至超聲反應器中，土漿通過蠕動泵作用 自超聲反應器底部向上流動，依次經(jīng)過超聲去除中心區(qū)域后從反應器上部流 出。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機污染土壤修復領(lǐng)域，公開了一種超聲波修復DDT污染土壤的方法，是將含水量為15％～95％，DDT起始濃度為100～100000μg/kg的有機污染土壤漿體在超聲輻照條件下進行處理；超聲頻率為20kHz～500kHz，超聲功率為50W～2.0kw；超聲輻照時間為1min～2h。本方法主要利用超聲波的空化效應與擾動效應降解或消減土壤中的DDT等有機氯農(nóng)藥污染物。本方法采用泵連續(xù)輸送土漿至超聲反應裝置，且易于對污染土壤進行現(xiàn)場修復。與目前普遍采用的有機氯農(nóng)藥污染土壤修復技術(shù)相比，幾乎不受污染物種類與環(huán)境條件的影響，應用領(lǐng)域廣泛。本方法高效低耗，二次污染風險低，可操作性強，具有良好的社會效益與環(huán)境效益。
文檔編號B09C1/00GK101596542SQ200910032690
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者若 馮, 唐登勇, 超 張, 郭照冰, 馬建軍 申請人:南京信息工程大學