VOC污染修复剂及其应用和修复VOC污染环境的方法与流程

voc污染修复剂及其应用和修复voc污染环境的方法
技术领域
1.本发明涉及环保技术领域，具体地，涉及一种voc污染修复剂及其应用和修复voc污染环境的方法。


背景技术：

2.土壤是人类生存与发展的最基本环境要素，与人类的生产生活密切相关。当有污染物通过多种途径进入土壤，且数量和速度超过了土壤的自净能力，就会造成土壤污染。
3.挥发性有机物(voc)是石油化工行业最常见的污染物，其成分复杂多样，具有较强挥发性，危害环境且对人体有严重的毒害，难于治理，会在土壤中长期积累。许多发达国家已明文规定，对受挥发性有机物污染的土壤必须进行妥当处置，以保证生物及其环境的安全。
4.土壤污染修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。针对不同的污染状况，已形成一系列voc污染土壤的修复技术。从修复原理来说，可分为物理/化学修复和生物修复，其中物理/化学修复主要包括热解吸技术、土壤气相抽提技术和土壤淋洗技术等，生物修复法包括微生物修复法、植物修复法和动物修复法等。
5.我国对挥发性有机污染土壤修复的研究仍处于模拟试验阶段，且主要集中在重金属处理上，对有机物，特别是voc的处理，还未找到一套可用于现场的、修复费用低、效率高、可操作性强的技术和工艺。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种voc污染修复剂及其应用和修复voc污染环境的方法。通过喷洒voc污染修复剂能捕集污染土壤上方的气态voc，抑制土壤中的voc向空气中逸散，并分解去除土壤中的voc。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种voc污染修复剂，所述voc污染修复剂包含环糊精类化合物、表面活性剂、氧化剂和水；
8.其中，所述voc污染修复剂中，环糊精类化合物的含量为5-20重量％，表面活性剂的含量为1-5重量％，氧化剂的含量为1-5重量％，余量为水。
9.本发明第二方面提供如上所述的voc污染修复剂在voc污染环境修复中的应用。
10.本发明第三方面提供一种修复voc污染环境的方法，该方法包括：将如上所述的voc污染修复剂与voc污染环境接触。
11.本发明所述的voc污染修复剂能够捕集污染土壤上方的气态voc，抑制土壤中的voc向空气中逸散，并分解去除土壤中的voc。
12.所述voc污染修复剂成分廉价易得，处理速度快，效果明显。
13.所述voc污染修复剂对环境无污染，所有组分都能自然降解，不造成二次污染，处理过程无废气、废液、废渣生成，对土质生化状态无明显影响。
14.本发明提供的方法适用于各种有机物污染，应用广泛，可以用于不同环境的voc抑制和去除。而且，操作简单，不需要大型设备。
具体实施方式
15.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
16.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种voc污染修复剂，所述voc污染修复剂包含环糊精类化合物、表面活性剂、氧化剂和水；
17.其中，所述voc污染修复剂中，环糊精类化合物的含量为5-20重量％，表面活性剂的含量为1-5重量％，氧化剂的含量为1-5重量％，余量为水。
18.在本发明所述的voc污染修复剂中，环糊精类化合物的含量为5-20重量％，比如可以为5、6、8、10、12、14、16、18、20重量％以及任意两个值之间组成的任意范围，优选地，所述voc污染修复剂中，环糊精类化合物的含量为8-15重量％。
19.在本发明所述的voc污染修复剂中，表面活性剂的含量为1-5重量％，比如可以为1、2、3、4、5重量％以及任意两个值之间组成的任意范围，优选地，表面活性剂的含量为2-4重量％。
20.在本发明所述的voc污染修复剂中，氧化剂的含量为1-5重量％，比如可以为1、2、3、4、5重量％以及任意两个值之间组成的任意范围，优选地，氧化剂的含量为2-4重量％。
21.在本发明中，所述环糊精类化合物可以为现有的环糊精类化合物中的任意一种，优选地，所述环糊精类化合物选自环糊精和/或环糊精醚衍生物。
22.其中，环糊精包括但不限于为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。优选地，所述环糊精选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的至少一种。
23.其中，环糊精醚衍生物中的取代基包括但不限于是烷基、羟烷基或磺烷基。环糊精醚衍生物包括但不限于羟丙基-β-环糊精、随机甲基化-β-环糊精和磺丁基-β-环糊精。优选地，所述环糊精醚衍生物选自羟丙基-β-环糊精、随机甲基化-β-环糊精和磺丁基-β-环糊精中的至少一种。
24.其中，随意甲基化-β-环糊精(randomly methlated-β-cyclodextrin,rm-β-cd)可以通过商购得到。
25.在本发明的优选的实施方式中，所述环糊精选自随机甲基化-β-环糊精、磺丁基-β-环糊精和羟丙基-β-环糊精中的至少一种。在所述优选的条件下，能够提高修复剂对voc的吸附效率和去除效率。
26.在本发明中，所述表面活性剂可以为本领域常规的表面活性剂，优选地，所述表面活性剂具有式(i)所示的结构，
[0027][0028]
其中，r为c10-c18的直链烷基，n为5-10的整数。
[0029]
优选地，r为c12-c14的直链烷基，n为6或7。在所述优选的条件下，能够提高修复剂
对voc的吸附效率和去除效率。
[0030]
在本发明中，所述氧化剂可以为常规使用的氧化剂，优选地，所述氧化剂选自过氧化物、过硫酸盐和高锰酸盐中的至少一种，更优选为过硫酸盐和/或高锰酸盐。在所述优选的情况下，能够较长时间抑制土壤中挥发性有机物的逸出。
[0031]
其中，所述过氧化物优选为过氧化氢。
[0032]
其中，所述过硫酸盐优选选自过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。
[0033]
其中，所述高锰酸盐优选选自高锰酸钾、高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸铵、高锰酸钙、高锰酸锌和高锰酸镁中的至少一种。
[0034]
在本发明中，所述水可以为本领域常用的水，比如可以为去离子水、超纯水和自来水。
[0035]
在本发明的一种优选的实施方式中，所述voc污染修复剂包含环糊精类化合物、表面活性剂、氧化剂和水。其中，所述voc污染修复剂中，环糊精类化合物的含量为8-15重量％，表面活性剂的含量为2-4重量％，氧化剂的含量为2-4重量％，余量为水。其中，所述环糊精类化合物选自随机甲基化-β-环糊精、磺丁基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精和β-环糊精中的至少一种，所述表面活性剂具有式(i)所示的结构，
[0036]
其中，r为c12-c14的直链烷基，n为6或7，所述氧化剂为过硫酸盐和/或高锰酸盐。在所述优选的条件下，能够进一步提高修复剂对voc的吸附效率和去除效率。
[0037]
在本发明中，如无特殊说明，所使用的试剂和材料均可商购得到。
[0038]
本发明第二方面提供如上所述的voc污染修复剂在voc污染环境修复中的应用。
[0039]
本发明第三方面提供一种修复voc污染环境的方法，该方法包括：将如上所述的voc污染修复剂与voc污染环境接触。
[0040]
优选地，所述voc污染环境选自voc污染的空气、土壤和水体中的至少一种。
[0041]
在本发明中，所述voc污染环境中voc的浓度可以不受限制。
[0042]
本发明中，优选地，所述接触在室温下进行。不需要对环境和voc污染修复剂进行特殊处理。
[0043]
在本发明中，所述voc污染修复剂的使用方法可以不受特别的限制，比如，可以将所述voc污染修复剂喷洒到voc污染环境中。
[0044]
在本发明的一种优选的实施方式中，将所述voc污染修复剂喷洒在voc污染土壤上方。在这种情况下，所述voc污染修复剂经喷淋分散成微小液滴被喷洒在污染土壤上方后，因重力作用缓慢降落在土壤表层。在此过程中，环糊精类化合物和表面活性剂增加voc在voc污染修复剂中的溶解性，液滴能有效的将空气中的气态有机物吸收捕集并将其带入土壤。同时，由于voc污染修复剂中的环糊精类化合物具有独特的外部亲水内部疏水的空腔结构，尤其是随机甲基化-β-环糊精、磺丁基-β-环糊精和羟丙基-β-环糊精，一方面能很好的溶解在水中，另一方面能吸收捕集有机小分子并将其保持在自身分子结构中。voc污染修复剂在降落在土壤表层后，能形成一层松散的水膜，可以起到抑制和阻隔土壤中voc向空气中逸散的作用。voc污染修复剂到达土壤后，随时间的延长，继续缓慢渗入土壤中。其中的氧化剂能将土壤中的voc氧化分解，达到去除voc的目的。
[0045]
本发明中，所述喷洒的方式可以为连续式或间歇式。
[0046]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0047]
以下实施例中，如无特殊说明，使用的试剂和材料均可通过商购得到。
[0048]
voc污染土壤的制备方法：称取100g干净土壤(未被有机污染物污染的土壤)置于5l烧杯中，加入10ml去离子水和20μl甲苯，搅拌摇匀后放入简易手套箱中静置一小时，得到voc污染土壤。然后，将制备得到的voc污染土壤用于以下实施例和对比例中。
[0049]
使用mini rae 3000型voc检测仪测定voc浓度。
[0050]
以下实施例中，表面活性剂为：
[0051][0052]
以下实施例中，sdbs是指十二烷基苯磺酸钠。
[0053]
实施例1
[0054]
本实施例用于说明本发明所述的voc污染修复剂及其使用方法
[0055]
按照表1所述的配方配制修复剂，具体步骤包括：将环糊精类化合物、表面活性剂和氧化剂溶于去离子水中，并使用去离子水定量至100g，混合均匀后，得到修复剂。
[0056]
将配制好的修复剂通过喷壶在制备例所述的装有voc污染土壤的手套箱(手套箱中的voc浓度为2781ppm)中进行喷洒，记录喷淋前后喷壶的质量差即为修复剂使用量，当修复剂使用量为31g时，停止喷洒，并测定手套箱中的voc浓度，记为0h手套箱的voc浓度。喷洒结束后24小时，再次检测手套箱中的voc浓度，并采用气相色谱-质谱法分析处理后土壤中的voc浓度，具体结果见表3(单位为ppm)。
[0057]
表4中示出了按照表1中配方s1所配制的修复剂在喷洒过程中手套箱中voc含量。
[0058]
表1
[0059][0060]
对比例1
[0061]
本对比用于说明参比的voc污染修复剂及其使用方法
[0062]
按照表2所述的配方配制修复剂，具体步骤包括：将组分a、组分b和组分c溶于去离子水中，并使用去离子水定量至100g，混合均匀后，得到修复剂。
[0063]
按照实施例1所述的方法使用修复剂，并测定0h手套箱的voc浓度。喷洒结束后24小时，再次检测手套箱中的voc浓度，并采用气相色谱-质谱法分析处理后土壤中的voc浓度，具体结果见表3(单位为ppm)。
[0064]
表2
[0065][0066]
表3
[0067]
编号0h手套箱24h手套箱24h土壤s1214019s2354531s3313621s4818965s5347990s6748175s7576535d16549188d2869691
[0068]
表4
[0069]
修复剂使用量(g)手套箱中voc含量(ppm)6.2143512.4106418.632524.88931.021
[0070]
通过以上结果可以看出，采用本发明提供的修复剂进行处理voc污染环境，既能有效吸收土壤上方空气中的voc，又能去除土壤中的voc。
[0071]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。