專利名稱：催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法
技術領域：
本發明涉及一種石油污染土壤的催化降解方法，具體地說是一種催化劑和微波聯合降解土壤中總石油烴的方法。
背景技術：
石油在開采、運輸、加工及消耗過程中，難以避免對土壤造成污染，其主要成分為烷烴、環烷烴和芳香烴等各種碳氫化合物，其中一些有機化合物可干擾動物內分泌系統，影響生物和人類的繁衍，使免疫功能失調，具有致癌、致畸和致基因突變的作用，對人類健康和環境質量產生嚴重威脅。此外，石油烴有機化合物在土壤中比較穩定，難于降解，對土壤環境的污染有不斷加重的趨勢。因而，對其治理是在必行。目前，采用經濟和環境效益相結合的修復技術治理土壤石油污染，越來越受到環境保護部門和石油開采行業的重視。
目前，關于石油污染土壤的修復技術主要包括物理修復、生物修復和化學修復。物理修復方法主要存在處理費用高與修復不徹底的缺點。生物修復方法雖然具有處理費用低、不產生二次污染等優點，但在實際處理過程中，受環境因素和氣候條件影響較為明顯，難于控制，且修復周期較長。
發明內容
針對目前石油污染土壤修復過程中存在的問題，本發明提供了一種簡單易行、快速、高效、不產生二次污染的催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法為達到上述目的，本發明采用的技術方案為將污染土壤、水、催化劑的混合物于聚四氟乙烯的密封罐中，置于微波消解儀中進行降解，催化劑的加入量是污染土壤質量的0.2％～1.0％，水的加入量是污染土壤質量的5.0％～30.0％，微波處理時間為3～11分鐘，微波處理條件微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa。
所述的催化劑是活性炭、四氧化三鐵或納米二氧化鈦的一種或兩種。
所述的水的加入量優選為污染土壤質量的16.0％～20.0％。
所述的微波處理時間優選5～7分鐘。
本發明具有如下優點1.易于操作。本發明使污染土壤的處理簡單。只需將污染土壤進行風干、過篩混勻的簡單處理，將少量的活性炭、四氧化三鐵或納米二氧化鈦的一種或兩種催化劑的混合物與污染土壤進行機械混合，調節含水量，然后將土樣轉入聚四氟乙烯的密封罐內，微波條件下處理即可。
2.不產生二次污染。本發明屬于微波化學降解，向污染土壤中添加的催化劑系土壤本身具有的物質，對土壤不會產生毒害作用，不造成二次污染，是一種環境友好型處理土壤中有機化合物的方法。
3.去除污染物的速度快，效率高。微波處理條件；微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa，聚四氟乙烯的密封罐體積50ml。調節水分、催化劑與污染土壤的質量比，優化消解時間，可大大提高土壤中總石油烴的降解效率。微波消解時間為5分鐘時，降解率可達73.25％。
4.成本低廉。催化劑和水分的用量小，催化劑的加入量為污染土壤質量的0.2％，水的加入量為污染土壤質量的16.0％，降解率可達84.52％。
具體實施例方式
下面結合實例對本發明進一步說明。
材料污染土壤土樣采自遼河油田興隆臺采油區，樣品在室內暗處風干、磨碎、混勻過1mm篩備用。
活性炭分析純，比表面積為0.5m2/g，平均粒徑0.3mm。
四氧化三鐵分析純。
納米二氧化鈦銳鈦型，比表面積50m2/g，平均粒徑15～20nm。
實施例1.
稱取10g污染土壤，2g水分，按表1分別加入0.1g的催化劑，機械攪拌至均勻。
將污染土壤、水、催化劑于50ml聚四氟乙烯的密封罐中，置于微波消解儀中降解，降解時間分別為3分鐘、5分鐘、7分鐘、9分鐘和11分鐘。
微波處理條件微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa。
對經上述降解后的污染土壤進行總石油烴的提取與測定將降解結束后的土樣轉入50ml離心管中，加入20ml二氯甲烷，超聲波冰浴萃取30分鐘，4000rmp離心5分鐘，重復超聲與離心三次，紫外分光光度計法測定總石油烴的含量，計算降解率，結果見表1。
表1
加入活性炭的降解率分別為26.73％～69.65％，微波消解時間為7分鐘時為最適時間，降解率為69.65％；加入四氧化三鐵的降解率分別為41.96％～73.25％，微波消解時間為5分鐘時為最適時間，降解率為73.25％；加入納米二氧化鈦的降解率分別為24.20％～58.55％，微波消解時間為7分鐘時為最適時間，降解率達58.55％；加入活性炭和納米二氧化碳(1∶1)混合物的降解率分別為33.58％～43.81％，微波消解時間為7分鐘時為最適時間，降解率為43.81％。
實施例2稱取10g污染土壤，按表2分別加入0.02g的催化劑，水的加入量分別為污染土壤質量的10.0％、16.0％、20.0％、24.0％和30.0％，機械攪拌至均勻。
將污染土壤、水、催化劑于50ml聚四氟乙烯的密封罐中，置于微波消解儀中降解，降解時間為7分鐘。
微波處理條件微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa。
對經上述降解后的污染土壤進行總石油烴提取與測定將降解結束后的土樣轉入50ml離心管中，加入20ml二氯甲烷，超聲波冰浴萃取30分鐘，4000rmp離心5分鐘，重復超聲與離心三次，紫外分光光度計法測定總石油烴的含量，計算降解率，結果見表2。
表2
經過7分鐘的微波消解，以活性炭為催化劑，改變水的用量時，降解率分別為70.05％～78.69％，水分的加入量為污染土壤質量的20.0％時為最適量，降解率達78.69％；以四氧化三鐵為催化劑，改變水的用量時，降解率分別為64.44％～84.21％，水分的加入量為污染土壤質量的16.0％時為最適量，降解率達84.21％；以納米二氧化鈦為催化劑，改變水的用量時，降解率分別為64.94％～84.52％，水分的加入量為污染土壤質量的16.0％時為最適量，降解率達84.52％，以活性炭與納米二氧化鈦(1∶1)為催化劑，改變水的用量時，降解率分別為56.91％～79.63％，水分的加入量為污染土壤質量的16.0％時為最適量，降解率達79.63％。
權利要求
1.一種催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法，其特征在于將污染土壤、水、催化劑的混合物于聚四氟乙烯的密封罐中，置于微波消解儀中進行降解，催化劑的加入量是污染土壤質量的0.2％～1.0％，水的加入量是污染土壤質量的5.0％～30.0％，微波處理時間為3～11分鐘，微波處理條件微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa。
2.根據權利要求1所述的催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法，其特征在于所述的催化劑是活性炭、四氧化三鐵或納米二氧化鈦的一種或兩種。
3.根據權利要求1所述的催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法，其特征在于所述的水的加入量是污染土壤質量的16.0％～20.0％。
4.根據權利要求1所述的催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法，其特征在于所述的微波處理時間是5～7分鐘。
全文摘要
本發明涉及石油污染土壤中總石油烴的降解方法，具體地說是催化劑和微波聯合降解石油污染土壤中總石油烴的方法。將污染土壤、水、催化劑的混合物于聚四氟乙烯的密封罐中，置于微波消解儀中進行降解，催化劑的加入量是污染土壤質量的0.2％～1.0％，水的加入量是污染土壤質量的5.0％～30.0％，微波處理時間為3～11分，微波處理條件微波頻率2450MHz，額定微波輸出功率400W，壓力0.2MPa。本發明優點為去除污染物效率高、速度快、易于操作、成本低廉且不易產生二次污染。
文檔編號B09C1/06GK101020185SQ20071001058
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者李法云, 譙興國, 關偉, 馬溪平, 張揚, 肖繼光, 張營 申請人:遼寧大學