高級(jí)氧化技術(shù)去除植物油中的多環(huán)芳烴探究

范玉龍

隨著近年來石化產(chǎn)品的使用越來越廣泛，以及在加工運(yùn)輸過程中發(fā)生的泄露事故等造成土壤中的多環(huán)芳烴含量越來越高。由于烴類物質(zhì)的化學(xué)特性，尤其是吸附性較強(qiáng)，導(dǎo)致土壤結(jié)塊嚴(yán)重，進(jìn)而造成了一定程度的土壤污染。而且多環(huán)芳烴具有很強(qiáng)的致癌性，對(duì)人類的生產(chǎn)生活安全造成了較大的威脅。當(dāng)前解決這一問題主要通過兩種方式：一種是對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，而另一種是對(duì)這些污染物質(zhì)進(jìn)行降解處理。通過植物油淋洗的方式可以有效的對(duì)土壤中的多環(huán)芳烴進(jìn)行去除。但是這種去除并不徹底，只是將這些烴類物質(zhì)融入到了一種液相介質(zhì)中。高級(jí)氧化技術(shù)主要是對(duì)于這種介質(zhì)進(jìn)行處理。

材料與方法

含多環(huán)芳烴植物油。實(shí)驗(yàn)中所使用的含有多環(huán)芳烴的植物油一種是由人工合成的含有三種具有典型代表的多環(huán)芳烴（菲、蒽和熒蒽）的植物油（MO），另一種是對(duì)土壤進(jìn)行實(shí)際淋洗的植物油（EO），這種植物油中含有16種多環(huán)芳烴。

臭氧氧化處理。對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行臭氧氧化試驗(yàn)主要是在旋轉(zhuǎn)-攪拌系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的。進(jìn)行臭氧氧化處理時(shí)，先往系統(tǒng)內(nèi)加入1L的MO植物油和1L反相滲透水，形成濃度為50%的油水混合液。然后再向系統(tǒng)內(nèi)加入臭氧濃度為20mg/L臭氧和氧氣的混合氣體。這一過程的反應(yīng)條件設(shè)置為：PH=7，t=30℃，通入速率設(shè)置為12.5L/h。實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的總設(shè)置時(shí)間設(shè)定為2h。

過氧化氫/紫外氧化處理。在實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中通過應(yīng)用紫外反應(yīng)系統(tǒng)，一般要求系統(tǒng)反應(yīng)腔的容積在700ml以上，同時(shí)紫外發(fā)射的光源或者汞金屬燈TQ150，其波長(zhǎng)要大于190nm。在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，安裝在上部的冷凝控制裝置其溫度變化應(yīng)該控制在5℃以內(nèi)。在反應(yīng)過程中設(shè)定的轉(zhuǎn)速為700r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)30min-60min后停止運(yùn)行。對(duì)氧化后的油水混合液進(jìn)行靜置分離。提取一定量的樣品，進(jìn)行多環(huán)芳烴質(zhì)量的測(cè)定。

分析與討論

臭氧氧化處理。通過對(duì)油水混合液進(jìn)行臭氧氧化處理可以發(fā)現(xiàn)在氧化處理過程中，多環(huán)芳烴的變化曲線與熒蒽的變化曲線非常相似。這主要是由于在這三種多環(huán)芳烴中，熒蒽所占的比例最大。通過本次研究發(fā)現(xiàn)，在這三種多環(huán)芳烴中，蒽是最容易被氧化的，其完全被氧化只需要40min左右的時(shí)間，熒蒽則需要氧化2h以上而且仍然還會(huì)有殘留，菲的氧化則更加困難，氧化2h以上其殘留物仍然達(dá)到了35%，不過該種多環(huán)芳烴的水溶解度相比較是最高的。由此也證明了對(duì)于多環(huán)芳烴的氧化降解與其水溶解度并沒有直接聯(lián)系。

在本次實(shí)驗(yàn)探究中，主要存在水液相、油液相和氧氣臭氧氣相三個(gè)相態(tài)。多環(huán)芳烴的水溶性很低，而且疏水性通常很高，所以選擇植物油進(jìn)行溶解是比較好的一種方式。所以當(dāng)氧氣或者臭氧進(jìn)入到油滴的過程中必須要經(jīng)歷兩個(gè)階段，第一階段是分子先向水的質(zhì)量中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，而后經(jīng)歷第二階段從水中轉(zhuǎn)移到植物油中。而又由于植物油中不飽和酸的影響，所以在轉(zhuǎn)移過程中會(huì)發(fā)生不飽和酸之間的競(jìng)爭(zhēng)。

過氧化氫/紫外處理。通過比較發(fā)現(xiàn)，在對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行紫外或者是其他類型的氧化劑進(jìn)行處理時(shí)，氧化處理的結(jié)果相差并不大。但是使用紫外以和過氧化氫（10%）對(duì)多環(huán)芳烴的處理效率是最高的，在PH=3的環(huán)境下，紫外/過氧化氫的處理效率達(dá)到了81%。在這一過程中，蒽和熒蒽這兩種多環(huán)芳烴的處理效率是最高的，菲這種物質(zhì)則比較難氧化。同時(shí)，用紫外線對(duì)純植物油相進(jìn)行氧化，把氧化結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其氧化效果低于對(duì)油水混合液的氧化效果。由此說明，對(duì)于多環(huán)芳烴的紫外線氧化應(yīng)該選擇在油水混合液中。

通過本次實(shí)驗(yàn)探究，在酸性環(huán)境中利用紫外線/過氧化氫對(duì)植物油中的多環(huán)芳烴進(jìn)行處理時(shí)，效果非常好。而且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在進(jìn)行氧化處理時(shí)，隨著氧化時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，多環(huán)芳烴的殘留量明顯降低，到第8h時(shí)，多環(huán)芳烴的去除率達(dá)到了77%，不過氧化速率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)是在不斷降低的。在本次探究實(shí)驗(yàn)中，油水混合液中多環(huán)芳烴濃度的非常高，與實(shí)際生產(chǎn)過程中的含油廢水濃度相當(dāng)。

結(jié)論

可以通過臭氧對(duì)植物油中的多環(huán)芳烴進(jìn)行氧化處理，在本次實(shí)驗(yàn)探究中，臭氧對(duì)于蒽和熒蒽的氧化能力相對(duì)較強(qiáng)，在對(duì)濃度為50%的MO油水混合液進(jìn)行處理后，多環(huán)芳烴的去除率最高能達(dá)到95%以上。而在PH=3的環(huán)境中，用紫外線和過氧化氫（10%）對(duì)MO植物油進(jìn)行氧化處理的效率是最高的，可以達(dá)到81%，在同樣的環(huán)境下，對(duì)于多環(huán)芳烴濃度相對(duì)較高的EO植物油進(jìn)行氧化處理時(shí)，其去除率能達(dá)到76.5%，也具有非常好的氧化效果。

（作者單位：河北玉星食品有限公司）