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活化过硫酸盐高级氧化技术应用于工业场地的有机污染修复是国内外近年来的研究热点。工业污染场地有机污染物种类复杂,以邻苯二甲酸酯类(PAEs)和多环芳烃(PAHs)类为例:邻苯二甲酸酯类由于大量生产造成严重的污染,对人和生态环境造成巨大危害,但至今其治理方法,尤其场地污染治理方法基本空白,而且仅有的研究中对于过硫酸盐和邻苯二甲酸酯间的反应机理的研究也很少;多环芳烃是人类生活环境中普遍存在的另一种重要持久性有机污染物,尽管水相研究表明过硫酸钠原位修复是实现PAHs降解的一种科学手段,但由于土壤是个复杂多相体系,在传统的修复方法中,疏水性有机污染物与土壤颗粒的紧密结合、溶解度小、解吸速度慢等是制约其快速修复的重要影响因素,而超声波作为一种先进的技术,能够加快土壤中疏水性有机污染物的解吸而且也能强化土壤多相体系传质过程。基于此,本文开展了应用热活化过硫酸钠进行降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、以及超声辅助过硫酸钠降解菲的研究。 首先,采用热活化过硫酸钠的方法降解水相和泥浆中的邻苯二甲酸二甲酯并对降解机理进行了探讨。通过测定不同温度(20-40℃)、氧化剂的初始浓度,DMP的初始浓度、溶液pH值条件下,水相中DMP及TOC的去除率,考察了这些因素对DMP降解过程的影响。结果表明,热活化过硫酸钠对DMP的降解符合一级动力学。反应速率随反应温度的升高而增大,在过硫酸钠浓度为5.15×10-M、DMP为5.15×10-5M,40℃时DMP的矿化速率最大,36 h可将DMP完全去除;活化温度为40℃时,过硫酸钠的最佳投加量为DMP浓度的100倍,此时DMP可以在30h被完全去除;DMP浓度增加使降解率下降,溶液初始pH对DMP降解率的影响很小;DMP降解也伴随着溶液中TOC的下降,TOC的降解落后于DMP。而且,通过分析有4-羟基邻苯二甲酸酯、马来酸、草酸等中间产物的产生。之后,以40℃为温度条件,过硫酸钠浓度为0g/L、3.68 g/L、18.4g/L、36.8 g/L,对DMP(600 mg/kg)污染土壤降解情况进行研究。结果表明,过硫酸钠对DMP污染土壤有很高的去除率,过硫酸钠浓度为36.8 g/L,7d去除率约为90%,同时这项研究也为过硫酸钠在室温条件对新兴的邻苯二甲酸酯污染土壤和地下水,以及邻苯二甲酸酯污染的工业废水的治理,提供了理论依据。 其次,以菲污染土壤为实验模型,研究超声协助过硫酸钠原位修复PAHs污染土壤的降解。实验发现,该方法可实现菲的快速有效降解。实验考察了氧化剂浓度、外加催化剂(NaOH、Fe(Ⅲ)-EDTA)、超声波功率以及超声和过硫酸钠各自作用等因素对菲降解的影响,同时也考察了不同条件下过硫酸钠的降解效果。实验结果表明,过硫酸钠与超声独自作用对菲的降解率很小,而超声与过硫酸联合作用对菲的降解起到促进作用,其中,超声波作用有效促进了有机污染物从土壤解吸到水相,并且活化过硫酸盐产生硫酸根自由基作为氧化有机污染物的主要氧化剂;随着过硫酸钠浓度的升高,菲的降解率也随之增大,在水浴条件下,过硫酸钠浓度为50 g/L时,30 min菲的去除率达到95%以上,而过硫酸钠浓度变化对过硫酸钠分解率影响不大,不同浓度梯度下,过硫酸钠的分解率都约为50%;外加催化剂并没有提高降解效率,超声足以活化过硫酸盐从而免除了传统过硫酸盐修复方法中所需添加的催化剂;另外,超声功率对菲降解的影响也不是很显著。