基于过硫酸盐的高级氧化工艺修复有机污染土壤的研究进展

基于硫酸根自由基的高级氧化工艺(sulfate radicals based-advanced oxidation processes,SR-AOPs)因其高效、经济且环境友好等特点,在有机污染土壤的修复领域受到越来越多的关注.SR-AOPs的原理是通过活化过硫酸盐(S2O82?,PS)产生以硫酸根自由基(SO4·?)为主的活性氧自由基将有机污染物氧化成CO2、H2O和无害或危害较小的化学物质.本文概述了影响SR-AOPs修复污染土壤的因素,重点总结了SR-AOPs在总石油烃(TPHs)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、农药等污染土壤修复中的应用,分析了污染物特征、过硫酸盐和活化剂用量、土壤与溶液比等对污染物去除效率的影响,并讨论了SR-AOPs处理对土壤生态的影响.结果表明:活化方式、pH、土壤含水量、土壤有机质等因素会影响SR-AOPs对污染土壤的修复效果.热活化、微波活化、超声波活化、碱活化、基于铁基催化剂活化等方式都有着较好的应用效果,关于零价铁、氧化铁、负载型铁基催化剂等非均相铁基催化剂的应用最多.此外,许多研究将SR-AOPs与其他修复技术进行联合使用,如电动力学修复+PS氧化、土壤淋洗+PS氧化、微生物修复+PS氧化等,均不同程度地强化了对污染物的去除效果,弥补了单一方法的缺点.修复中使用的过硫酸盐、活化剂等化学药剂会改变土壤的有机质含量、矿物质组成、酸碱度等,进而影响土壤中微生物的活动和生长.随着相关研究的深入,对SR-AOPs降解作用的评价不应只停留在降解速率和矿化程度等指标上,建议不断探究污染物降解机理,完善工艺的应用条件,开发新型高效的活化方法,加强对修复后土壤生态恢复的监测.     

铁活化过硫酸盐原位修复有机污染土壤研究进展

原位化学氧化修复技术（in situ chemical oxidation,ISCO）是处理场地污染物的常用方法。过硫酸盐（S₂O₈^2-）作为原位化学氧化技术使用的1种新兴修复剂,具有更加稳定、易传质、pH适用范围广的特点。通过光、热、过渡金属等条件可以对S₂O₈^2-进行活化,分解产生SO₄^-·。在分析过硫酸盐氧化机理时,介绍了不同活化方式对过硫酸盐氧化降解有机污染物的影响,重点阐述了不同铁活化方式活化过硫酸盐在有机污染土壤的研究现状,同时对存在的问题及发展趋势进行了展望。     

外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展

环境中难降解有机物对生态环境及人体健康构成了巨大的威胁.近年来,外场效应活化过硫酸盐高级氧化技术在环境治理中得到了广泛研究.为进一步明确外场效应强化过硫酸盐活化技术的微观机制和污染物去除效能并拓宽其应用范围,综述了包括热场、US（ultrasonic,超声）场、电场、光场、磁场及压电场6类常见外场辅助过硫酸盐活化去除有机污染物的研究进展.结果表明:（1）热场、US场、电场及光场强化过硫酸盐活化技术去除污染物的效能、活化机理和实际应用价值已被进行详细的研究.（2）在上述场效应中,磁场仅应用于提高Fe⁰及相关复合物活化过硫酸盐的效果;而压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段,其相关的研究报告非常少.（3）目前的研究仍存在一些不足,如外场效应强化过硫酸盐活化技术的能源利用率、经济成本和实际应用潜能,以及降解过程中副产物的生态毒性等问题仍未进行深入的研究;压电强化过硫酸盐活化技术中压电材料和压电源的选择以及活化机理等内容依然存在空白;需解决多场耦合活化过硫酸盐技术存在的兼容性问题,其应用潜力也需进行评估.研究显示,外场效应强化过硫酸盐氧化技术具有高效的有机物去除能力,...     

外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展

环境中难降解有机物对生态环境及人体健康构成了巨大的威胁.近年来,外场效应活化过硫酸盐高级氧化技术在环境治理中得到了广泛研究.为进一步明确外场效应强化过硫酸盐活化技术的微观机制和污染物去除效能并拓宽其应用范围,综述了包括热场、US（ultrasonic,超声）场、电场、光场、磁场及压电场6类常见外场辅助过硫酸盐活化去除有机污染物的研究进展.结果表明:（1）热场、US场、电场及光场强化过硫酸盐活化技术去除污染物的效能、活化机理和实际应用价值已被进行详细的研究.（2）在上述场效应中,磁场仅应用于提高Fe⁰及相关复合物活化过硫酸盐的效果;而压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段,其相关的研究报告非常少.（3）目前的研究仍存在一些不足,如外场效应强化过硫酸盐活化技术的能源利用率、经济成本和实际应用潜能,以及降解过程中副产物的生态毒性等问题仍未进行深入的研究;压电强化过硫酸盐活化技术中压电材料和压电源的选择以及活化机理等内容依然存在空白;需解决多场耦合活化过硫酸盐技术存在的兼容性问题,其应用潜力也需进行评估.研究显示,外场效应强化过硫酸盐氧化技术具有高效的有机物去除能力,...     

OMS-2活化过硫酸盐降解有机污染物

以过硫酸钾和乙酸锰为原料,采用固相法制备了氧化锰八面体分子筛(OMS-2_PS),采用X射线衍射仪（XRD）,傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）,X射线光电子能谱仪（XPS）等手段对OMS-2_PS进行表征,考察了OMS-2_PS活化过硫酸盐（PS）降解有机污染物的性能,研究了催化剂投加量,PS浓度和初始pH值等反应条件对目标污染物去除效果的影响,探究了OMS-2_PS活化PS的作用机制.结果表明,采用固相法成功制备出OMS-2_PS,且呈纳米棒状结构.OMS-2_PS可有效活化PS降解水中有机污染物,当酸性橙7（AO7）浓度为50mg/L,催化剂投加量为1.0g/L,PS浓度为2.0mmol/L时,60min内AO7的去除率和矿化率分别为97.4%和50.1%.离子共存实验结果表明,Cl^-,NO₃^-和CO₃^2-对AO7的去除具有显著的抑制作用,而HA对AO7的去除几乎没有影响.自由基淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）分析结果表明,OMS-2_PS/PS体系中主要活性物种为?OH和SO₄^·-,且其中?OH对AO7的去除起主导作用.XPS分析结果表明,OMS-2_PS表面的Mn（Ⅳ）和晶格氧是活化PS的主要活性位点.结合实验结果,分析OMS-2_PS活化PS的机制可能是PS先通过OMS-2_PS表面-OH和OMS-2_PS结合,进而PS与OMS-2_PS表面的活性位点反应产生活性物种.此外,将OMS-2_PS/PS体系用于不同水体及其他有机污染物（双酚A,萘,四环素）的降解,也展现出良好的降解效果,表明该体系在环境污染治理领域具有广阔的应用前景.     

活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展

高级氧化技术是一种以产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄?·)来降解环境有机污染物的技术. 近年来,通过活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)而产生SO₄?·的高级氧化技术受到了广泛关注. 与基于·OH的传统高级氧化技术相比,基于SO₄?·的高级氧化技术具有氧化还原电位高、半衰期长、适用pH范围广和对污染物反应快速等优点. 本文从活化PMS方法的特点和性质出发,对目前活化PMS技术降解环境有机污染物的主要方法和活化机理进行了论述,活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等,活化PMS的机制是通过活化方法使其分子结构中的O—O键发生断裂,从而使PMS分解形成SO₄?·或其他的活性物质. 此外,分析了活化PMS降解环境有机污染物的主要影响因素,其中影响均相系统PMS活化的因素包括过渡金属剂量、pH和水中阴离子等,过量的PMS和过渡金属可能成为SO₄?·的抑制剂,pH不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用,还影响过渡金属种类的形成及其与氧化剂反应的有效性,而水中阴离子会与有机化合物竞争和SO₄?·发生反应. 最后,提出未来研究重点应在开发稳定高效活化PMS的金属氧化物、碳质材料,以及使用多种处理技术协同作用上,同时应加强对活化PMS技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析的研究.      

铁基材料协同活化过硫酸盐研究进展

铁基材料因环境友好、价廉易得已被广泛应用于过硫酸盐高级氧化体系,但仍存在pH适用范围窄和重复利用性差等问题,在过硫酸盐技术中的应用受到限制。目前,利用化学反应和物理效应来提高铁基材料活化过硫酸盐效率的方法已被行业学者们关注并大量研究。该文强调了利用化学反应(无机还原剂、有机配位剂、绿色氧化剂)和物理效应(光辐射、电化学、弱磁场、超声波、微波场)协同铁基材料活化过硫酸盐的巨大潜力,分析了各种物理效应和化学反应协同铁基材料活化过硫酸盐的协同机制,总结了铁基材料协同活化过硫酸盐技术的研究进展。文章提出了铁基材料协同活化过硫酸盐氧化技术在未来的研究和实际应用中可能面临的挑战和实际问题,展望了协同铁基材料活化过硫酸盐氧化技术发展方向和应用前景。     

碳载铁基双金属活化过硫酸盐降解有机污染物

过硫酸盐高级氧化技术因具有氧化性强、稳定性高、药剂易于运输等特点,被广泛应用于有机污染场地的修复中,在环境治理领域具有广阔的应用前景。通常过硫酸盐需要激活才能有效地去除有机物,碳载铁基双金属材料因碳材料的多孔结构和高比表面积可以提高金属的分散性,而且还可以吸附目标污染物,是一种能够高效活化过硫酸盐降解有机污染物的激活剂。该研究在关注碳载铁基双金属的制备方法的基础上,分析了碳载双金属活化过硫酸盐氧化体系的主要机制,探讨了影响碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解效率的主要影响因素及碳载铁基双金属材料的稳定性,并进一步展望了碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解有机污染物的研究方向和发展趋势。     

天然有机物活化过硫酸盐降解土壤有机污染物效果

采用模拟装置研究了不同大分子物质（多聚糖、腐殖酸、柠檬酸）联合亚铁离子和不同糖类（单聚糖、双聚糖、多聚糖）活化过硫酸盐氧化降解土壤中石油烃、多环芳烃的氧化效果和机制.结果表明,不同活化过硫酸盐对总石油烃和多环芳烃的降解效果依次为:腐殖酸联合亚铁离子>多糖>柠檬酸螯合铁>多糖加亚铁离子>双糖>单糖>CK对照组.其中,腐殖酸联合亚铁离子活化过硫酸盐对两种污染物的去除效率最高,分别达79.21%和79.89%,处理后土壤中石油烃的反弹含量最小,氧化效果最稳定.此外,腐殖酸联合亚铁离子和多糖活化过硫酸盐对难降解的高环多环芳烃均能实现很好的去除效果,降解效率分别达77.96%和84.37%,相比其他处理提高了14.37%⁵9.10%和20.78%⁶5.51%.腐殖酸联合亚铁离子活化处理后土壤氧化还原电位（Eh）最高（618～676 m V）,多糖处理次之,表明大分子材料活化过硫酸盐的氧化性能最好,能高效去除土壤中有机污染物.     

过硫酸盐氧化处理含萘磺酸废水

萘磺酸在工业上应用广泛.本文选取H酸(1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸)为特征污染物,比较了碱活化、热活化以及碱热复合活化过硫酸盐(PS)降解H酸的效果并讨论了其他因素对复合活化的影响.结果表明,碱活化中氧化钙投加量从0增加至1 250 mg·L-1,反应100 min后H酸的去除率由42.5％升至82.8％.热活化...     

化学氧化耦合电动力技术修复有机污染土壤

有机污染物严重危害着我国土壤环境。探讨了电动力技术修复有机污染土壤的可行性及相关参数的变化特性,并探究了电动力修复耦合化学氧化工艺及表面活性剂辅助等多种措施对修复效果的影响。结果表明:表面活性剂辅助反应可帮助提高有机污染物溶解性与迁移性能,从而提高修复效果;采用KMn O4氧化耦合电动力工艺修复受污染高岭土时有着最佳的修复效率,污染物平均去除率可达70%。     

环糊精在环境污染治理中的应用分析

环糊精独特的结构特征使其在环境污染治理领域表现出越来越广泛的应用前景。主要综述了环糊精促进水体中有机污染物去除的应用研究,对土壤中污染物的修复应用研究,以及在其他环境污染治理方面的应用。展望了环糊精及其衍生物在环境保护等领域的应用前景。     

过硫酸盐去除石灰土介质中汽油BTEX的效果及乙醇的影响

为了认识岩溶区石灰土含水介质中化学氧化联合生物降解去除燃油苯系物的效果,以汽油中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)作为污染物,通过批实验研究过硫酸盐(PS)联合硝酸盐去除汽油BTEX的效果,并认识不同浓度乙醇(EtOH)存在时带来的影响及化学氧化与反硝化联合修复的可能性.结果表明,在35 d内各组的BTEX去除率均达到91.00%以上,PS化学氧化能有效地去除BTEX.在不含EtOH及含EtOH初始浓度为500和5000 mg·L^-1的情况下,BTEX浓度在第65 d时分别为未检出、0.226 mg·L^-1、0.243 mg·L^-1,去除率分别为99.98%、99.00%、98.70%,其中,苯的去除率分别为99.98%、97.01%、93.32%.随着EtOH浓度的增加,苯的去除受到抑制,EtOH对BTEX的化学氧化具有阻碍作用.石灰土介质中高铁含量对PS具有活化能力,高含量有机质能促进PS分解,并导致pH值回升,出现反硝化作用和硫酸盐还原作用,有利于生物降解作用的恢复.     

过硫酸盐氧化修复多环芳烃污染土壤的研究

介绍了过硫酸盐氧化作用的活化方法和机理,在此基础上设置了对比试验,分析了氢氧化钠和硫酸亚铁活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果,探究了pH、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比及反应时间对硫酸亚铁/过硫酸钠体系去除多环芳烃的影响,并分析了反应产物的组分。结果表明:硫酸亚铁比氢氧化钠活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果好;在pH为酸性或中性、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比为1∶2.0、反应时间为5 d时,对多环芳烃的去除效果最佳。在控制反应条件的基础上,过渡金属离子活化过硫酸钠是修复多环芳烃污染土壤的可行方法之一。     

有机污染场地原位化学氧化高压旋喷修复试验

原位化学氧化高压旋喷修复技术在有机污染场地修复工程中具有广阔的应用前景。以某复合有机污染场地修复工程为依托,通过现场影响半径试验确定了该场地的高压旋喷最佳施工参数,经过室内小试研究了氧化药剂投加比与污染物初始浓度对修复效果的影响,并通过中试规模工程应用确定了该场地氧化药剂的最佳投加比。结果表明：该场地的高压旋喷最佳施工参数为旋转速度15 r/min,喷嘴直径2.5 mm,注药压力25 MPa,提升速度15 cm/min;NaOH活化过硫酸钠的复配型氧化药剂的修复效果良好,氧化药剂投加比越低,污染物初始浓度越高,则污染物去除率越高;当氧化药剂投加比增加到5%时,中试规模工程应用区域内的各有机污染物浓度均可降至修复目标值。研究结果可为相关工程实践提供新思路。     

有机污染土壤植物修复机理的研究现状

综述了国内外有机污染土壤植物修复机理的研究现状,并从植物直接修复和植物增强的根际修复两方面具体介绍了植物修复有机污染土壤的机理。对今后有机污染土壤植物修复研究的重点作了展望。     

Fe2+/电复合活化过硫酸盐处理酸性橙Ⅱ的过程研究

构建了Fe²⁺/电复合活化过硫酸盐体系,以酸性橙Ⅱ为模拟污染物,探究了温度、Fe²⁺浓度、过硫酸钠浓度、电流密度和pH值对降解过程的影响,并基于猝灭实验分析过程中存在的活性物种及其作用机制.结果表明：Fe²⁺/电复合活化下酸性橙Ⅱ的降解速率远高于同等条件下单一Fe²⁺活化或电活化的情况;Fe²⁺/电复合活化的能耗仅为0.15 kWh·m^-3,比电活化的能耗降低了46.4%;Fe²⁺/电复合活化对初始pH的适用性较为宽泛,在酸性或中性条件下均可有效降解酸性Ⅱ;在温度为40℃、Fe²⁺浓度为0.50 mmol·L^-1、过硫酸钠浓度为4 mmol·L^-1、电流密度为3 mA·cm^-2和初始pH为6.76的情况下,酸性橙Ⅱ的降解率可在30 min内达到95.8%;猝灭实验表明,复合活化过程中存在硫酸根自由基、羟基自由基和超氧自由基.综合分析认为复合体系中的...     

UV强化草酸络合Fe3+活化过硫酸盐氧化降解苯胺

采用UV-草酸络合Fe~(3+)[UV-Fe(C_2O_4)3-3]活化过硫酸钠(PS)氧化降解苯胺,研究了Fe(C_2O_4)3-3浓度,PS浓度,pH对PS活化效率及苯胺氧化降解效果的影响机制.结果表明,Fe(C_2O_4)3-3浓度和pH决定了UV-Fe(C_2O_4)3-3体系中Fe~(3+)向Fe2+的转化过程,并对活化PS氧化降解苯胺产生显著影响.随着Fe(C_2O_4)3-3浓度增加,PS的分解率不断提高,但当浓度高于0.75 mmol·L~(-1)时,草酸根离子(C2O_2-4)对硫酸根自由基(SO·-4)的竞争以及SO·-4之间的相互淬灭作用降低了苯胺的降解效果,降解速率大小顺序为5 mmol·L~(-1)0.25 mmol·L~(-1)0.5 mmol·L~(-1)1 mmol·L~(-1)0.75 mmol·L~(-1);中性和碱性条件不利于Fe(C_2O_4)3-3发生光化学反应生成Fe2+,但当初始pH为7和9时,由于PS活化分解过程降低反应体系pH,反应300min时PS的活化率可分别达到74%和67%,苯胺去除率分别高达91%和97%,均高于初始pH为酸性条件下的结果;苯胺降解率随初始PS浓度增加而增大,当PS浓度大于10 mmol·L~(-1)时,苯胺降解过程由二级反应变为准一级反应,但此时过量的PS因与SO·-4发生反应而显著降低PS用于氧化降解苯胺的利用率.