一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，屬于核技術應用及環境保護技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著城市工業發展，路塵已成為汽車尾氣顆粒物的一個主要聚集載體，路塵對環境的影響主要表現在以下兩個方面。首先，路塵在風和過往機動車輛產生的氣流擾動作用下，會再次懸浮進入空氣中成為氣溶膠的一部分，并隨空氣流動發生迀移，從而對城市的大氣造成污染；其次，路塵在大氣中的風、機動車氣流擾動和雨水沖洗過程中，又會通過路街下水道進入地表或地下水體系，使城市及周邊地區水體和沉積物受到污染。因此，上述路塵是大城市中各種污染物排放聚集的地方，又是造成都市地區及周邊大氣、水體和沉積物再次污染的污染源。
[0003]其中苯并(α)芘(BaP)是路塵中常見的具有代表性的多環芳烴(PAHs)，是一種常見的高活性間接致癌物。已有研究表明，BaP對眼睛、皮膚有刺激作用。BaP進入機體后與肝、肺細胞微粒體中混合功能氧化酶激活而轉化為數十種代謝產物，與DNA形成共價鍵結合，造成DNA損傷，細胞就可能發生癌變。因此，人在吸入含有BaP的顆粒物后，將給人們的生命健康和生態環境造成負面影響。
[0004]重金屬在一類環境中普遍存在，是具有潛在危害的重要污染物，其中鉛是一類環境中廣泛存在的重金屬污染物之一，它是汽油中常用的添加劑，該添加劑在多個國家和地方排放標準有規定的控制量。隨著我國汽車工業的高速發展，路塵中鉛的分布影響日益擴大，路塵中鉛不能在環境中被降解，只能在各價態形式間轉化，參與食物鏈循環，最終在生物體內積累，是一類持久性污染物。苯并芘類化合物為一類持久性有機污染物，它易附著在路塵上，在自然環境中無法降解。
[0005]目前，路塵的處理方法是通過填埋或者水洗。這兩種方法，將路塵中的苯并芘/重金屬復合污染后轉移入水體或者進入土壤，其污染會通過植物和生物途徑進入人體，對人體造成危害。
[0006]電子束輻照是一種高級氧化方法。它適于多種有機污染物包括不飽和有機化合物、芳香烴和芳香化合物的降解，具有降解效果好、反應快速優點。由于電子束和水作用時，通過電子束中的電子與水分子中的電子的彈性散射、非彈性散射過程，生成各種活性離子(.0H、H.、e aq)，這些活性粒子與廢水中的溶質分子反應，作用在污染分子上，實現高效降解污染物。
[0007]紫外光化學降解通常是指:有機物在紫外光的作用下，逐步氧化成低分子中間產物，最終生成C02、H20及其他的離子如NO3的過程.在紫外光照射下，苯并芘也能實現降解。
[0008]為了面對苯并芘/鉛復合污染處理難題，將電子束和紫外光協同處理路塵中苯并芘/鉛的復合污染，實現效果最大化，將有很好的應用前景。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供了一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，該方法具有工藝簡單、操作方便，能處理含苯并芘/鉛類混合物的路塵，、且降解路塵中苯并芘的降解率高的特點。
[0010]為達到上述目的，本發明的一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，其特征在于該方法的具體步驟為:
a.用路塵采集器采集路塵，路塵粒徑為0.1?3 μ m ;
b.將采集的路塵加入正己烷超聲清洗，加入苯與異丙醇混合液超聲清洗；加水超聲清洗；清洗后用離心機離心，離心后用錫紙包裹，放入350?450°C的馬弗爐里煅燒，恒溫煅燒時間10?15h ；
c.取步驟b凈化處理后的路塵0.5?1.0g,室溫下，將濃度為I?2ppm的苯并芘溶液和氧化鉛溶液加入到路塵中，混合均勻；用離心機離心，離心后去除清液；把含有苯并芘和氧化鉛的路塵均勻鋪于直徑為4.0?4.7cm的玻璃纖維濾紙上，冷凍干燥；
d.取兩片直徑為4.0?4.7cm的含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙，放于表面皿中；在加速器下進行輻照處理；加速電子的能量為0.5?0.8MeV，電子束流強度為5?11mA，處理時間為O?120s ;再將含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙放入石英管中，用紫外光照射O?1h ;
e.將步驟d降解后的含有苯并芘/鉛的路塵導入快速萃取儀(ASE)的萃取池內，萃取樣品0.4?0.5g配0.1?0.2g的無水Na2SO4，并加入內標，萃取液用混合液二氯甲燒:正己烷=3:1，進行萃取，壓力O?0.8MPa以上，空箱升溫20?100°C，萃取過程約2?5min得到40?50ml卒取液；
f.在長度為30cm，直徑為1.5cm的玻璃管中以海砂、氧化鋁和海砂的順序裝填成柱子，柱子中的海砂和氧化鋁的體積比為2:1 ;
g.將步驟e取得的萃取液用步驟f獲得的柱子進行過濾，過濾到250mL平底燒瓶里；用旋轉蒸發儀在35?40°C、55?60轉/分鐘的條件下，對過濾后的萃取液進行濃縮，濃縮至1.5?2ml，用氮氣吹掃濃縮至0.8?1ml，裝入測試瓶中；
h.將步驟g獲得的濃縮后的樣品，在進樣溫度為30?275°C進氣相色譜-質譜聯用儀(GC/MS)進行測試；測得苯并芘的濃度。
[0011]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點:本發明方法具有工藝簡單、操作方便，通過電子束和紫外光輻照處理含苯并芘/鉛類混合物的路塵，其降解路塵中苯并芘的降解率高，其降解率達到60%以上，該方法能適用于工業化處理工業生產中產生的含苯并芘/鉛類混合物的超細顆粒物，礦化苯并芘/鉛類混合物，特別適用于降解路塵所含持久性有機污染物和重金屬。
【附圖說明】
[0012]圖1為路塵采集器采集的路塵的掃描電鏡(SEM)圖。
[0013]圖2為路塵中苯并芘的光催化性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]現結合附圖將本發明的實施例具體敘述于后。
[0015]實施例1
本發明的一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，具有以下的處理過程和步驟:
a.用路塵采集器采集路塵，路塵粒徑為0.1?3 μ m ;
b.將采集的路塵加入正己烷超聲清洗，加入苯與異丙醇混合液超聲清洗；加水超聲清洗；清洗后用離心機離心，離心后用錫紙包裹，放入350?450°C的馬弗爐里煅燒，恒溫煅燒時間10?15h ；
c.取步驟b凈化處理后的路塵0.5?1.0g,室溫下，將濃度為I?2ppm的苯并芘溶液和氧化鉛溶液加入到路塵中，混合均勻；用離心機離心，離心后去除清液；把含有苯并芘和氧化鉛的路塵均勻鋪于直徑為4.0?4.7cm的玻璃纖維濾紙上，冷凍干燥；
d.取兩片直徑為4.0?4.7cm的含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙，放于表面皿中；在加速器下進行輻照處理；加速電子的能量為0.5?0.8MeV，電子束流強度為5?11mA，處理時間為O?120s ;再將含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙放入石英管中，用紫外光照射O?1h ;
e.將步驟d降解后的含有苯并芘/鉛的路塵導入快速萃取儀(ASE)的萃取池內，萃取樣品0.4?0.5g配0.1?0.2g的無水Na2SO4,并加入內標，萃取液用混合液二氯甲烷:正己烷=3:1，進行萃取，壓力O?0.SMPa以上，空箱升溫20?100°C，萃取過程約2?5min得到40?50ml萃取液；
f.在長度為30cm，直徑為1.5cm的玻璃管中以海砂、氧化鋁和海砂的順序裝填成柱子，柱子中的海砂和氧化鋁的體積比為2:1 ;
g.將步驟e取得的萃取液用步驟f獲得的柱子進行過濾，過濾到250mL平底燒瓶里；用旋轉蒸發儀在35?40°C、55?60轉/分鐘的條件下，對過濾后的萃取液進行濃縮，濃縮至1.5?2ml，再用氮氣吹掃濃縮至0.8?1ml，裝入測試瓶中；
h.將步驟g獲得的濃縮后樣品，在進樣溫度為30?275°C進氣相色譜-質譜聯用儀(GC/MS)進行測試，測得苯并芘的濃度。
[0016]本實施例中，針對含苯并芘/鉛類混合物濃度為2.2ng/g的路塵，加速器電子能量為0.8MeV,電子束流強度在11mA，輻照劑量為6kGy情況下，再經過紫外光照射12小時，經上述處理后，經進氣相色譜-質譜聯用儀檢測，其中苯并芘降解率可達到70%如圖1和圖2所示，圖中2，用帶正方形的曲線表示一在空氣中，路塵中的苯并芘在輻照5s和紫外光照12小時后的降解情況，用帶圓點的曲線表示一在帶有水氣的空氣中，路塵中的苯并芘在輻照5s和紫外光照12小時后的降解情況，從圖1和圖2中可以看出，本發明所提出的利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法在相同的條件下，其中，苯并芘降解率可達到70%。
【主權項】
1.一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下: a.用路塵采集器采集路塵，路塵粒徑為0.1?3 μ m ; b.將采集的路塵加入正己烷超聲清洗，加入苯與異丙醇混合液超聲清洗；加水超聲清洗；清洗后用離心機離心，離心后用錫紙包裹，放入350?450°C的馬弗爐里煅燒，恒溫煅燒時間10?15h ； c.取步驟b凈化處理后的路塵0.5?1.0g,室溫下，將濃度為I?2ppm的苯并芘溶液和氧化鉛溶液加入到路塵中，混合均勻；用離心機離心，離心后去除清液；把含有苯并芘和氧化鉛的路塵均勻鋪于直徑為4.0?4.7cm的玻璃纖維濾紙上，冷凍干燥； d.取兩片直徑為4.0?4.7cm的含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙，放于表面皿中；在加速器下進行輻照處理；加速電子的能量為0.5?0.8MeV，電子束流強度為5?11mA，處理時間為O?120s ;再將含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙放入石英管中，用紫外光照射O?1h ; e.將步驟d降解后的含有苯并芘/鉛的路塵導入快速萃取儀(ASE)的萃取池內，萃取樣品0.4?0.5g配0.1?0.2g的無水Na2SO4，并加入內標，萃取液用混合液二氯甲燒:正己烷=3:1，進行萃取，壓力O?0.8MPa以上，空箱升溫20?100°C，萃取過程約2?5min得到40?50ml卒取液； f.在長度為30cm，直徑為1.5cm的玻璃管中以海砂、氧化鋁和海砂的順序裝填成柱子，柱子中的海砂和氧化鋁的體積比為2:1 ; g.將步驟e取得的萃取液用步驟f獲得的柱子進行過濾，過濾到250mL平底燒瓶里；用旋轉蒸發儀在35?40°C、55?60轉/分鐘的條件下，對過濾后的萃取液進行濃縮，濃縮至1.5?2ml，用氮氣吹掃濃縮至0.8?1ml，裝入測試瓶中； h.將步驟g獲得的濃縮后的樣品，在進樣溫度為30?275°C進氣相色譜-質譜聯用儀(GC/MS)進行測試；測得苯并芘的濃度。
【專利摘要】本發明公開了一種利用輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染的方法，其步驟為：a.用路塵采集器采集路塵；b.將采集的路塵加入正己烷超聲清洗苯與異丙醇混合液超聲；加水超聲清洗；放入馬弗爐里煅燒；c.將濃度為1～2ppm的苯并芘溶液和氧化鉛溶液加入到處理后的路塵中混合均勻；用離心機離心去除清液；均勻鋪于直徑為4.0～4.7cm的玻璃纖維濾紙上冷凍干燥；d.取含有苯并芘和氧化鉛路塵的玻璃纖維濾紙，放于表面皿中；采用電子束和紫外光輻照降解路塵中苯并芘/鉛污染進行輻照處理。該方法具有工藝簡單、操作方便，通過電子束和紫外光輻照處理含苯并芘/鉛類混合物的路塵，其降解路塵中苯并芘的降解率高，其降解率達到60%以上。
【IPC分類】B09B3/00, B09B5/00
【公開號】CN105013799
【申請號】CN201510399000
【發明人】雷鵬輝, 李家玲, 段欣, 李晨晨, 施文彥, 吳明紅, 徐剛
【申請人】上海大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月8日