高級氧化技術去除植物油中的多環芳烴探究

范玉龍

隨著近年來石化產品的使用越來越廣泛，以及在加工運輸過程中發生的泄露事故等造成土壤中的多環芳烴含量越來越高。由于烴類物質的化學特性，尤其是吸附性較強，導致土壤結塊嚴重，進而造成了一定程度的土壤污染。而且多環芳烴具有很強的致癌性，對人類的生產生活安全造成了較大的威脅。當前解決這一問題主要通過兩種方式：一種是對污染物質進行轉移，而另一種是對這些污染物質進行降解處理。通過植物油淋洗的方式可以有效的對土壤中的多環芳烴進行去除。但是這種去除并不徹底，只是將這些烴類物質融入到了一種液相介質中。高級氧化技術主要是對于這種介質進行處理。

材料與方法

含多環芳烴植物油。實驗中所使用的含有多環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芳烴（菲、蒽和熒蒽）的植物油（MO），另一種是對土壤進行實際淋洗的植物油（EO），這種植物油中含有16種多環芳烴。

臭氧氧化處理。對多環芳烴進行臭氧氧化試驗主要是在旋轉-攪拌系統內進行的。進行臭氧氧化處理時，先往系統內加入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。然后再向系統內加入臭氧濃度為20mg/L臭氧和氧氣的混合氣體。這一過程的反應條件設置為：PH=7，t=30℃，通入速率設置為12.5L/h。實驗反應的總設置時間設定為2h。

過氧化氫/紫外氧化處理。在實驗反應中通過應用紫外反應系統，一般要求系統反應腔的容積在700ml以上，同時紫外發射的光源或者汞金屬燈TQ150，其波長要大于190nm。在進行反應時，安裝在上部的冷凝控制裝置其溫度變化應該控制在5℃以內。在反應過程中設定的轉速為700r/min，運轉30min-60min后停止運行。對氧化后的油水混合液進行靜置分離。提取一定量的樣品，進行多環芳烴質量的測定。

分析與討論

臭氧氧化處理。通過對油水混合液進行臭氧氧化處理可以發現在氧化處理過程中，多環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芳烴中，熒蒽所占的比例最大。通過本次研究發現，在這三種多環芳烴中，蒽是最容易被氧化的，其完全被氧化只需要40min左右的時間，熒蒽則需要氧化2h以上而且仍然還會有殘留，菲的氧化則更加困難，氧化2h以上其殘留物仍然達到了35%，不過該種多環芳烴的水溶解度相比較是最高的。由此也證明了對于多環芳烴的氧化降解與其水溶解度并沒有直接聯系。

在本次實驗探究中，主要存在水液相、油液相和氧氣臭氧氣相三個相態。多環芳烴的水溶性很低，而且疏水性通常很高，所以選擇植物油進行溶解是比較好的一種方式。所以當氧氣或者臭氧進入到油滴的過程中必須要經歷兩個階段，第一階段是分子先向水的質量中進行轉移，而后經歷第二階段從水中轉移到植物油中。而又由于植物油中不飽和酸的影響，所以在轉移過程中會發生不飽和酸之間的競爭。

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

通過本次實驗探究，在酸性環境中利用紫外線/過氧化氫對植物油中的多環芳烴進行處理時，效果非常好。而且通過實驗驗證，在進行氧化處理時，隨著氧化時間的不斷延長，多環芳烴的殘留量明顯降低，到第8h時，多環芳烴的去除率達到了77%，不過氧化速率隨著時間的延長是在不斷降低的。在本次探究實驗中，油水混合液中多環芳烴濃度的非常高，與實際生產過程中的含油廢水濃度相當。

結論

可以通過臭氧對植物油中的多環芳烴進行氧化處理，在本次實驗探究中，臭氧對于蒽和熒蒽的氧化能力相對較強，在對濃度為50%的MO油水混合液進行處理后，多環芳烴的去除率最高能達到95%以上。而在PH=3的環境中，用紫外線和過氧化氫（10%）對MO植物油進行氧化處理的效率是最高的，可以達到81%，在同樣的環境下，對于多環芳烴濃度相對較高的EO植物油進行氧化處理時，其去除率能達到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）