磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護中的土壤污染治理領域，公開了一種磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用。
【背景技術】
[0002]多環(huán)芳烴是土壤環(huán)境中一類常見的持久性有機污染物，因其熱穩(wěn)定性好、疏水性強，可長期吸附于土壤顆粒中而難以降解。近年來，隨著我國城市化進程的加快，許多位于城區(qū)的焦化廠已停產(chǎn)搬迀，搬迀后所遺留的土壤污染問題及場地再利用問題日漸凸顯，修復多環(huán)芳烴污染土壤已成為焦化類場地亟待解決的難題。在污染場地土壤修復技術中，土壤異位淋洗技術具有效果好、周期短和成本低等特點，被廣泛運用于實際的場地修復。而此技術運用的關鍵往往是針對特定污染場地土壤，篩選出環(huán)境友好的特殊淋洗劑，以及運用相關物理強化增效手段，達到對污染物的高效去除。石墨烯(graphene)是當前研究最熱的碳納米材料，它是一種由碳原子以sp2雜化軌道構成的二維層狀的新型碳納米材料。由于它具有高的比表面積、優(yōu)異的導熱性能、優(yōu)良的導電率和易改性的表面化學等特性，在能源、材料等領域具有廣闊的應用前景。鑒于磺酸基團的高親水性，對石墨烯進行磺化處理，不僅可以提高其分散性，還可以保留其原有性質，使之更有利于在水溶液或有機溶液體系中表現(xiàn)出優(yōu)良的物理化學性質，所以磺化已經(jīng)成為石墨烯改性的研究熱點之一。目前有關磺化石墨烯在PAHs污染土壤修復方面的研究尚未見報道。由此，研發(fā)污染土壤PAHs的磺化石墨烯淋洗修復技術具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]針對當前PAHs污染土壤的淋洗修復與磺化石墨烯的環(huán)境應用等問題，本發(fā)明為PAHs污染土壤探索出一種新型的納米淋洗修復劑以及淋洗修復方法。

【發(fā)明內容】

[0004]解決的技術問題:本發(fā)明的目的是針對PAHs污染土壤的淋洗修復以及磺化石墨烯(SGO)的環(huán)境應用研究熱點，提供一種磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，為高效淋洗修復PAHs污染土壤提供材料和技術支撐。
[0005]技術方案:磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用。
[0006]磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，步驟如下:(I)按土液比2g: (10?40)mL，向土壤中加入磺化石墨烯淋洗液，置于離心管中；(2)超聲波強化30分鐘后，置于振蕩機上，室溫150rpm振蕩淋洗24h; (3)振蕩完畢后離心棄去上清液完成修復。
[0007]上述磺化石墨稀的濃度為4000mg/kg。
[0008]上述土液比為1:10。
[0009]上述淋洗次數(shù)為4次。
[0010]—種多環(huán)芳烴污染土壤納米淋洗修復劑，有效成分為磺化石墨烯。
[0011]上述修復劑中磺化石墨烯的濃度為1wt.%。
[0012]有益效果:本發(fā)明利用磺化石墨烯能夠有效的去除污染土壤中的PAHs，使PAHs去除率高達84%以上。在同等淋洗條件下(淋洗液濃度、土液比、淋洗次數(shù)等)，SGO淋洗污染土壤PAHs的去除率分別是甲基-β-環(huán)糊精(甲基-β-Μ⑶)和聚山梨酯(TW80)淋洗去除率的150%和200%以上。
【附圖說明】
[0013]圖1為控制其他因素相同，不同處理單因素下(淋洗液濃度、液土比、淋洗次數(shù))，PAHs去除率的變化，其中Ia為淋洗液濃度因素變化條件下的PAHs去除率的變化，Ib為液土比因素變化條件下的PAHs去除率的變化，Ic為淋洗次數(shù)因素變化條件下的PAHs去除率的變化。
[0014]圖2不同淋洗劑對污染土壤中PAHs去除率的比較。
【具體實施方式】
[0015]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。文中所述土液比、液土比或水土比，均為質量體積比，其中土的單位是g，液體(水)的單位是mL。
[0016]實施例1
[0017]供試土壤采自北京市某焦化廠，風干后研磨過60m篩備用。土壤基本理化性質:pH為6.2 ;土壤有機質為22.3g/kg; 土壤粘粒、沙粒、粉粒占比分別為36.9wt.%、9.8wt.%、53.3wt.%。16種EPA優(yōu)先控制PAHs總含量為31.99mg/kg，PAHs污染嚴重并且危害高。
[0018]稱取2g供試土壤于10mL玻璃離心管中，按一定的土液比加入適量的淋洗液(10?40mL)，抒緊管塞超聲強化30min后，置于振蕩機(150rpm)上振蕩淋洗24h。振蕩完畢后經(jīng)離心機(離心力716g)離心5min后棄去上清液，冷凍干燥后稱取Ig處理后的土壤提取測定。
[0019]圖la、Ib、Ic表示在各自相同處理條件下，不同SGO濃度淋洗液、不同土液比、不同的淋洗次數(shù)(包括土液比1:10和1:20)處理同污染土壤PAHs去除率的變化(如圖1所示)。
[0020 ]不同SGO淋洗液的濃度
[0021]不同濃度SGO對土壤中PAHs的去除率如圖la。由圖可以看出SGO的濃度在2000ppm左右，隨SGO濃度的增加，供試土壤中PAHs的去除率明顯增加。SGO濃度為4000ppm時，土壤中PAHs的去除率最高，達到了 30.9 %。這可能是因為SGO的濃度越大，與土壤中PAHs的作用位點越多，淋洗液對PAHs的競爭越強，進而更多的PAHs進入到淋洗液中，從而提高土壤中的PAHs去除率。由圖還可以看出在8000ppm時的PAHs去除率不及2000和4000ppm，這可能是由于SGO濃度過大阻礙了 SGO對PAHs的吸附或者更多的SGO吸附著PAHs共同作用于土壤表面上，進而造成PAHs去除率下降。由此，確立4000ppm為最佳的淋洗濃度。
[0022]不同液土比
[0023 ] 如圖1 b，在液土比為5:1、1: 1、20:1條件下洗脫I次，供試土壤中PAHs的去除率分別達14.9%、29.8%、35.2%，20:1和10:1液土比條件下土壤中PAHs的去除率遠高于5:1液土比，其中液土比為20:1時土壤中PAHs的去除效果最好。由此可見，淋洗液越多，對于同等質量的土壤淋洗效果越好?？紤]到土液比的增加，意味著淋洗成本和臨習過程中對土壤理化性質的影響都會減少，因此選定土液比為I: 10時為最優(yōu)淋洗參數(shù)。
[0024]不同淋洗次數(shù)[0025 ]由圖1 c看出，隨著淋洗次數(shù)的增加，供試土壤中PAHs的去除率逐漸增加，但增加的速率越來越小，在液土比20:1時，洗脫3次與4次的去除率差異不明顯，這是因為PAHs與土壤結合的牢固程度不同，有的PAHs分子可能被土壤中礦物或膠體包裹或牢牢吸附，因此隨著次數(shù)的增加，洗脫的難度逐漸增大，繼續(xù)增加洗脫的次數(shù)，去除率緩慢增加，甚至不再增加。與10:1時相應的次數(shù)相比，液土比20:1時土壤中PAHs去除率要高，淋洗4次后，它們的去除率分別為84.4%與80.9%，可以看出SGO能夠很好地洗脫去除土壤中的PAHs，但隨著次數(shù)的增加，二者去除的效率沒有明顯差距(P>0.05)。因此在多次淋洗的過程中選取10:1的液土比參數(shù)在實際應用中效率更高，也更加經(jīng)濟。
[0026]實施例2
[0027]不同類型淋洗劑同SGO的比較
[0028]在相同淋洗條件下(淋洗劑濃度4000mg.L—S土液比為1:10)淋洗一次后，吐溫80(TW80)與甲基-β-環(huán)糊精(M⑶)同SGO對土壤中PAHs的去除率的比較如圖2所示。洗脫I次后PAHs的去除率分別為19.9%,25.0%和38.5%，在同等濃度下，SGO的洗脫效果最好，PAHs去除率是MCD的150 %倍以上。
[0029]由以上實例的結果看出，SGO濃度為4000ppm時對土壤中PAHs的洗脫效果較好，淋洗4次后土液比1:10與1: 20去除率均達80%以上，其中1:10可以作為最佳淋洗工藝參數(shù)。在同等條件下，SGO洗脫PAHs污染土壤，去除率分別是β-Μ⑶、TW80的150%、200%以上。可見，SGO對土壤中PAHs的淋洗去除效果比之前研究過的淋洗劑(吐溫80、甲基-β-環(huán)糊精)都要好。對于PAHs污染土壤的洗脫修復方面，SGO是一種高效納米淋洗修復劑，具有較好的潛在應用前景。
【主權項】
1.磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用。2.根據(jù)權利要求1所述磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，其特征在于步驟如下: (1)按土液比2g: (10?40) mL，向土壤中加入磺化石墨稀淋洗液，置于離心管中； (2)超聲波強化30分鐘后，置于振蕩機上，室溫150rpm振蕩淋洗24 h; (3)振蕩完畢后離心棄去上清液完成修復。3.根據(jù)權利要求2所述磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，其特征在于磺化石墨稀的濃度為4000 mg/kg。4.根據(jù)權利要求2所述磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，其特征在于土液比為1:10。5.根據(jù)權利要求2所述磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，其特征在于淋洗次數(shù)為4次。6.—種多環(huán)芳烴污染土壤納米淋洗修復劑，其特征在于有效成分為磺化石墨烯。7.根據(jù)權利要求6所述的多環(huán)芳烴污染土壤納米淋洗修復劑，其特征在于磺化石墨烯的濃度為I Owt.%。
【專利摘要】磺化石墨烯在修復多環(huán)芳烴污染土壤中的應用，按土液比2g:（10~40）mL，向土壤中加入磺化石墨烯淋洗液，置于離心管中；超聲波強化30分鐘后，置于振蕩機上，室溫150rpm振蕩淋洗24h；振蕩完畢后離心棄去上清液完成修復。本發(fā)明利用磺化石墨烯能夠有效的去除污染土壤中的PAHs，使PAHs去除率高達84%以上。在同等淋洗條件下（淋洗液濃度、土液比、淋洗次數(shù)等），SGO淋洗污染土壤PAHs的去除率分別是甲基-β-環(huán)糊精（甲基-β-MCD）和聚山梨酯（TW80）淋洗去除率的150%和200%以上。
【IPC分類】B09C1/02
【公開號】CN105537255
【申請?zhí)枴緾N201610065739
【發(fā)明人】滕應, 甘信宏, 任文杰, 蔣永華, 栗建民, 郝建東, 駱永明, 朱尚儀
【申請人】蘇州高通新材料科技有限公司, 中國科學院南京土壤研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月31日